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RR 39474 FR .pdf



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Ministère de l'Industrie,
de la Poste et des

DRIRE Provence-Alpes-Côte d'Azur

Transports solides :
modèles et conditions d'application
en région PACA

Etude rhalisée dans le cadre des actions de Service public du BRGM 96 A 118

décembre 1996

R 39474

Ministère de l'Industrie,
de la Poste et des

DRlRE Provence-Alpes-Côte d'Azur

Transports solides :
modèles et conditions d'application
en région PACA

Etude réalisée dans le cadre des actions de Service public du BRGM 96 A 118

décembre 1996

R 39474

Transports solides :modèles et condit;ons d'application en région FACA

Mots-clés : Transports solides - Région PACA - modèles.

En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante :
OLNEROS Carlos (1996) - Transports solides : modèles et conditions d'application en région PACA.
Rapport BRGM R39474, décembre 1996, X pages

O

BRGM, 1996. Ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l'autorisation expresse du
BRGM

Rapport BRGM R 39474

Transports solides :modèles et conditions d'application en région PACA

Sommaire
Synthèse

1. Objectif
2. Le transport solide en rivière :rappels
2.1. Transport solide
2.2. Rivière à sable et rivière à gravier
2.3. Capacité de transport et capacité maximale de transport
2.4. Transport en suspension
2.5. Théorie du régime (ou théorie de l'équilibre)
2.6. Tronçons homogènes
2.7. Aperçu de la complexité des phénomènes
2.7:l. La force tractrice ou force de frottement.
2.7.2. Une loi de frottement.
2.7.3. Le seuil de mise en mouvement et la contrainte de Shields
2.7.4. Les formulations du transport solide
2.8. Calcul des écoulements liquides (hydraulique)
3. Les données de base nécessaires à la mise en oeuvre des modèles
3 .l. Deux grandes catégories de modèles
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.

Données hydrologiques
Données hydrauliques
Données morphologiques
Données sédimentologiques
3.5.1. Caractérisation des sédiments présents dans le lit de la rivière
3 S.2. Caractérisation des sédiments transportés par la rivière

4. Les modèles "commercialisés"
4.1. HEC (US Army Corps of engineers, Etats-Unis)
4.2. ISIS (HRWallingford - Halcrow Ltd, Royaume-Uni)
4.2.1. ISIS Flow
4.2.2. ISIS Sediment
4.3. MIKE 11 (Danish Hydraulic Institute, Danemark)
4.3.1. le module hydrodynamique : MIKE 11 - HD
4.3.2. Le module transport solide en sédiments non cohésifs :
MIKE 11- ST
4.3.3. Le module transport solide en sédiments non cohésifs :
MIKE 11- GST

Rapport BRGM R 39474

Transports solides :modèles et conditions d'application en région PACA

4.4. Les modèles TELEMAC et SISYPHE (EDF et EDF en association,
France)
4.4.1. Le modèle TELEMAC-2DST
4.4.2. Le modèle SISYPHE
5. Conditions d'application aux rivières PACA
S. 1 . Les rivières PACA
5.2. La Durance
5.3. L'Arc
5.4. Le Gapeau
5.5. Le Var

6. Synthèse d'un constat régional et recommandations
6.1. Le constat
6.2. Recommandations

Rapport BRGM R 39474

Transports solides :modèles et conditions d'application en région FACA

Synthèse
L'objectif est de fournir l'état actuel des modèles opérationnels (modélisation numérique) en
matière des transports solides en rivière ayant un applicatif à la région Provence-Alpes-Côte
d'Azur (PACA) et d'exposer les conditions de mise en oeuvre des modèles.
Une présentation générale des mécanismes de transport solide en rivière est présenté avant
d'aborder les problèmes liés la modélisation : les limites d'application (usage des grands types
de modèles) et les données nécessaire à la mise en oeuvre des modèles.
Quatre grandes familles de modèles sont présentés en précisant les contraintes d'utilisation, les
domaines d'application, les données en entrée et le type de résultats obtenus.
Un large panorama autour des rivières PACA est ensuite proposé. Il ressort que généralement
l'on connaît mal les transports solides malgré l'implication de nombreux organismes ou
administrations régionales. Le cas de la Durance illustre les difficultés rencontrées lorsque l'on
cherche à connaître la base de connaissance acquise, mais non exploitée, au fil des ans et des
interventions d'EDF.
Des recommandations sont enfin appuyées :
- il serait souhaitable que l'Administration dispose de la liste exhaustive et bien
renseignée de tout ce qui se fait en matière de suivi de l'évolution des lits des cours
d'eau de la région PACA et le cas échéant de mesures de transports solides;
- le suivi des extractions dans le lit des rivières PACA doit être réalisé, quelles qu'en
soient les motivations.
L'accent est mis sur le besoin de disposer (données existantes chez des tiers) ou d'acquérir les
données nécessaires à une modélisation des transports solides et des évolution des lits.
L'utilisation des données topographiques et sédimentologiques émanent de diverses sources et
l'acquisition de données sédimentologiques permettraient :
- 11 de mettre en oeuvre les modèles de "débit solide" en différentes sections d'un
même cours d'eau (tronçon homogène),
- 21 de relever les lacunes dans les données disponibles et de définir les actions
d'acquisition de données nouvelles
- 31 de travailler sur les modèles d'évolution des lits adaptés aux caractéristiques des
principales rivières de la région (granulométrie étendue, phénomène de pavage).
On préférera pour les modèles d'évolution des lits, des modèles du type HEC-6 ou Mike 11 qui
peuvent "travailler" avec des matériaux à granulométrie étendue (rivières à galet). Au delà de la
modélisation, on veillera à suivre l'évolution des lits des rivières et à confronter celle-ci aux
résultats du modèle.

Rapport BRGM R 39474

Transports solides :modèles et conditions d'application en région PACA

Rapport BRGM R 39474

Transports solides :modèles et conditions d'application en rbgion PACA

1.

Objectif

L'objectif est de fournir l'état actuel des modèles opérationnels (modélisation numérique) en
matière des transports solides en rivière ayant un applicatif à la région Provence-Alpes-Côte
d'Azur (PACA) et d'exposer les conditions de mise en oeuvre des modèles.

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Transports solides :modèles et conditions d'application en région PACA

Rapport BRGM R 39474

Transports solides :modèles et conditions d'application en région PACA

2. Le transport solide en rivière : rappels

2.1. TRANSPORT
SOLIDE
Le transport solide est le pliénomène qui permet le déplacement d'une masse solide composée
d'éléments granulaires (sédiments fins, sables, galets, ...) sous l'action de l'écoulement de l'eau.
Ce transport a lieu sur les versants (érosion des sols) et dans le réseau hydrographique
(thalwegs, rivières et fleuves). Il s'effectue selon trois modes différents, fonction de la taille des
particules :

- suspension (transport sur de longues distances dans la masse de l'écoulement) ;
- saltation (mode intermédiaire, sauts sur de courtes distances) ;
- charriage (déplacement des particules au contact du fond)
Dans la pratique, on ne retient généralement que les transports par suspension et par
charriage. II est en effet difficile de déterminer une limite objective, dans le cas d'écoulements
réels et en présence d'un contexte granulométrique naturel (souvent hétérogène), à la distance
du saut d'une particule en delà de laquelle le charriage de,fond ferait place à la saltation.
Le cas des sédiments cohésifs (particules colloïdales, minérales (l), organiques ou chimiques)
est traité généralement par une approche différente. Les critères de mise en mouvement et les
mécanismes du transport dépendent, en plus des conditions d'écoulement, à la fois de la nature
minéralogique etfou organique des composants du substrat et de la composition physicochimique de l'eau. Les forces électrochimiques qui agissent sur la cohésion du sédiment doivent
également être prise en compte.

2.2. RIVIEREA SABLE ET RlVlERE A GRAVIER
Il est d'usage, surtout sur un plan pratique (condition d'application de modèles théoriques ou
numériques), de classer les rivières en deux catégories, selon les caractéristiques des sédiments
qui constituent le substrat (matériau mobilisable) du lit de la rivière.

1- Rivière à sable : le substrat est constitué de particules (sédiments) de petite dimension,
diamètre inférieur à 2 mm (limite de la classe granulométrique des sables), et la granulométrie
(2) est généralement peu étendue (3).
1 argiles

Distribution (classes de fréquence) de la taille des sédiments qui composent le matériau du
substrat

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Transports solides :modèles et conditions d'application en région PACA

2- Rivière à gravier : le substrat contient un grand nombre d'éléments grossiers (petits graviers
à gros galets). La granulométrie est toujours étendue.

Dans la pratique, cette distinction doit être réalisée avec prudence. Une même rivière peut
présenter les caractéristiques de l'une et de l'autre des rivières-type.
Deux formes d'organisation sédimentaire résenrées à l'un ou l'autre type de rivière apparaissent:

- les ondulations de fond (rides, dunes ou antidunes) qui couvrent le fond des rivières à
sable. Les ondulations sont régulières en amplitude et longueur d'onde et dépendent de
l'intensité du transport solide.
- le pavage, apparaissant par décapage du fond du lit en éléments fins (seuls restent en
place les sédiments grossiers), par bossage granulométrique intense du substrat et des apports
(les gros éléments se déposent les premiers sur le fond) ou par accumulation d'apports
intempestifs (crues) eu sédiments plus grossiers que ceux constituant le substrat "habituel" du
lit. Le phénomène de pavage est généralement observé dans les rivières à gravier.
Les différences fondamentales entre les caractéristiques et comportements des rivières à sable
et rivières à gravier sont résumées dans le tableau ci-après

On appelle étendue granulométrique, un paramètre caractéristique de l'écart entre la taille des
sédiments et un diamètre médian (appelé DSO, 50% du poids d'un échantillon de matériau a un
diamètre inférieur à DSO). On considère généralement le rapport D901D50 pour renseigner de
i'étendue granulométrique.
4 Pour de très fortes valeurs de la contrainte de cisaillement au fond, l'effet pavage disparaît et
le substrat peut ainsi être totalement déstructuré.
3

Rapport BRGM R 39474

Transports solides :modèles e t conditions d'application en région PACA

Les notions de capacité de transport ont leur origine dans une représentation théorique (Théorie
du régime, T. Blench 1957) et simplificatrice des phénomènes observds. Elles font référence à
deux situations-type. L'écoulement liquide s'effectue en régime uniforme (5) et la
granulométrie du matériau constituant le lit est uniforme (une seule taille de grains). Le débit
solide est exclusivement constitué des mêmes matériaux qui constituent le lit (substrat).
On appelle capacité de transport, en une section donnée (hypothèse d'une largeur grande afin
de négliger les effets de bord) et pour un débit liquide donné, le débit solide qui transite à
travers cette section qui garantisse l'équilibre sédimentaire du fond (bilan arrachementldépôt
nul en toute surface élémentaire du lit). On dit que le débit solide transite à saturation. Il est
d'usage d'exprimer la capacité de transport en terme d'un débit solide par unité de largeur du
cours d'eau (largeur active pour le transport).
On appelle capacité maximale de transport ou encore débit solide à l'équilibre, le débit
solide qui transite de l'amont vers l'aval, après adaptation du lit (forme de la section, largeur et
profondeur, pente du fond) à des conditions de débit liquide imposées (écoulement à plein bord
du lit en régime uniforme).

2.4. TRANSPORT
EN SUSPENSION
A l'inverse de ce qui a été présenté sur le débit de matériaux du lit (ci-dessus), il n'existe pas de
valeur limite au transport solide en suspension qui serait imposée par la mise en adéquation des
caractéristiques morphologiques d'un lit de rivière avec les conditions hydrauliques données,
dès lors que les dimensions des particules transportées en suspension sont plus faibles que
celles entrant dans la composition du substrat du lit. Ce que l'on observe par contre c'est le
passage d'un transport de type suspension en transport de type charriage, voire dépôt au fond du
lif pour un débit liquide dont la vitesse d'écoulement ne permettrait plus le maintien en
suspension (cas des débordements lit mineur vers lit majeur, par exemple).

2.5. THEORIE
DU REGIME (OU THEORIE DE L'EQUILIBRE)
Cette théorie s'énoncerait de la façon suivante :

- En tout point d'une rivière, l'alimentation en débit solide est définie par les
caractéristiques géologiques et morphologiques de son bassin versant.
- Les caractéristiques géométriques de la rivière (pente, largeur, courbures, ...) sont le
résultat d'un modelage, à travers les siècles, et donnent à la rivière une capacité de transport
correspondant à l'alimentation en matériaux solides qu'elle reçoit de son bassin versant.
5 Ecoulement permanent (toutes les variables, en un point donné quelconque du cours d'eau
sont indépendantes du temps : dldt = 0) dans un chenal à géométrie constante et dont la
granulométrie du substrat reste homogène tout au long du cours d'eau.

Rapport BRGM R 39474

Transports solides :modèles et conditions d'application en région PACA

On a souvent recours à la notion de tronçons homogènes. Il s'agit de représenter un cours d'eau
naturel par une succession de tronçons le long desquels, il peut être fait l'approximation
simplificatrice que les paramètres géométriques de I'écoulement (profondeur et largeur de
I'écoulement -rayon hydraulique-, pente du fond du lit, pente de la ligne d'eau, courbure du
chenal) peuvent être ramenés aux valeurs moyennes par tronçon.
Cette simplification permet alors d'utiliser les lois classiques du transport solide établies en
régime uniforme.

2.7. APERCU
DE LA COMPLEXITE DES PHENOMENES
2.7.1.La force tractrice ou force d e frottement.
Dans tout écoulement, le fluide en mouvement exerce sur la paroi (le fond et les berges) une
force d'entraînement appelée force tractrice. Ramenée à une unité de surface, elle prend la
forme d'une contrainte -ou pression- appelée contrainte de cisaillement, et s'exprime dans le
cas d'un écoulement bidimensionnel par la formule:

"

T, = pg. J . R

p = masse volumique de l'eau (m3ls)

g = accélération de la pesanteur (m.s-2)
J = pertes de charge linéaire ( d m ) ou pente de la ligne d'énergie
R = rayon hydraulique (m)
représente une caractéristique de I'écoulement liquide.

2.7.2.Une loi d e frottement.
Pour le calcul de l'énergie dissipée par I'écoulement du fait des frottements du liquide sur les
parois (berges et fond), on utilise la loi de Manning-Strickier :
J=-.-.
K1Z



1

2
y,,,,y
,peTte le charge ou pente hydraulique de la rivière (ligne d'eau)

K = coefficient de frottement de Strickler
Vmoy = vitesse moyenne (mls)

K est un coefficient de frottement global. On considère généralement qu'on peut le
décomposer en deux frottements : perte d'énergie de l'écoulement par les ondulations du fond
(frottement Kf) et par l'effet de rugosité des grains (ftottement dit de peau, Kr) :

Rapport BRGM R 39474

Transports solides :modèles et conditions d'application en r6gion PACA

KI est fonction de la dimension des grains qui composent le substrat au contact de
l'écoulement. Des relations ont été recherchées et établies, mais elles sont nombreuses :

21 à 28

fi =

n116

où Dm,

est un diamètre caractéristique des grains, compris entre

Uc',mctét

D50 et D90 (6) selon les auteurs.
Il est généralement admis que la force de frottement de peau (Kr) est responsable de la mise en
mouvement des grains et de ce fait, Meyer-Peter-Müller ont proposé en 1948 (et depuis on n'a
pas fait mieux) une formulation de la force tractrice efficace ou contrainte de cisaillement
efficace :

Le coefficient a est appelé coefficient de forme de Meyer-Peter. Dans le cas d'un lit mobile à
fond plat, a = l . A l'inverse, pour un lit mobile à ondulations du fond a < l . La première situation
est rencontré dans la rivière à gravier (frottement de mgosité dominant), et la deuxième dans la
rivière à sable (frottement d'ondulations du fond dominant).
Lorsque le substrat présente une granulométrie étendue, les lois du transport solide (calcul des
seuils de mise en mouvement) prennent en considération un diamètre caractéristique égal à
D90, et non D50 réservé aux substrats à granulométrie à peu près uniforme. Cette adaptation
conduit à augmenter KI (on force l'influence du frottement de grain au détriment du frottement
d'ondulation) et tout ce passe alors comme si le contrôle de la mise en mouvement des grains se
faisait par les grosses particules. Par cet artifice, on rend compte (partiellement) des effets de
pavage (phénomène dit de masquage et surexposition, tri granulométrique) : les particules
plus fines ne sont mises en mouvement que lorsque les plus grosses @90) l'ont été
préalablement.

2.7.3. Le seuil d e mise en mouvement e t la contrainte d e Shields
Présentée en 1936, et toujours d'actualité, la contrainte de Shields est une variable dite
adimentionnelle (rapport de la force tractrice et du poids sous l'eau de la particule) et s'écrit :

.t.(Di) =

p.g.J.R

, contrainte de cisaillement au fond Torapportée au grain

(P. -p).g.Di
de diamètre Di, où p, et Di sont respectivement la masse volumique et le diamètre de la
particule.

D50 (resp. D90) diamètre des grains tel que 50% (resp. 90%) du poids d'un échantillon de
matériau ait un diamètre inférieur à D50 (resp. D90)

Rapport BRGM R 39474

Transports solides :modèles et conditions d'application en région PACA

Meyer-Peter-Müller (1948) et Parker (1982) ont déterminé, respectivement pour des substrats à
granulométrie uniforme et étendue, deux valeurs caractéristiques de la contrainte de Shields:
- de début de mise en mouvement (sans débit solide à proprement parler), notée
conventionnellement .rCr*
- et de début de charriage (avec débit solide), notée zchar*.
Elles sont présentées dans les tableaux ci-dessous.
zcr* et rchar* représentent une caractéristique mécanique du lit de la rivière (substrai)

d'après Meyer-Peter-Müller (1948)
Dm (7) diamètre caractéristique
z*(Dm)<0.03
0.03<z*@m)<0.047
z*@m)>0.047

granulométrie uniforme
pas de mise en mouvement
début de mouvements, peu soutenus
débit solide par charriage : la formule de débit solide
par charriage dite de Meyer-Peter-Müller (1948) peut
être utilisée.

d'après Parker (1982)

granulométrie étendue

z*(D50)<0.0876

pas de mise en mouvement
les gros "grains" de la couche pavée bougent et
exposent les petits "grains" au transport : débit solide
constitué des petits grains
le pavage est détruit, tous les grains (gros et petits)
participent au transport solide par charriage.

0.0876<z*(D50)<0.138

z*(D50)>0.138

2.7.4. Les formulations du transport solide

Ces formulations ont des domaines d'application limité à des phénomènes particuliers :
- estimation de la phase charriée du débit en matériaux du lit,
- estimation de la phase en suspension du débit en matériaux du lit,
- estimation du débit des fines maintenues en suspension.
La plupart des formules développées au cours des 50 dernières années trouvent leur origine
dans des expériences de laboratoire, et le confrontement à la réalité de quelques rivières. Sans
prétendre à l'exhaustivité, plus d'une vingtaine de formules ont cours à travers le monde; nous
citerons ici, pour mémoire les plus communément utilisées. La plupart des modèles-logiciels
mettent en oeuvre une bibliothèque de codes de calcul qui offre un chok dans l'utilisation
de dijjférentesformules.
7 Dm

est défini comme la moyenne pondérée par la masse des n classes de tailles des sédiments

du lit de la rivière :

avec Di = diamètre moyen de la ième classe

'='
A m i
i=l

Rapport BRGM R 39474

Transports solides :modèles et conditions d'application en région PACA

Le calcul de la phase charriée du débit en matériaux du lit peut être conduit par les formules
suivantes :
- Formule de Meyer-Peter et Müller (1948)
- Formule d'Einstein-Brown (1950).
Le calcul de la phase en suspension du débit en matériaux du lit est réalisé par :

- la formule d'Einstein-Brown (débit en matériaux du lit total, charriage et suspension)
mais n'est pas adaptée aux rivières dont le fond est tapissée de dunes (rugosité de
grande dimension) et composée de sables très fins.
- la formule #Engelund-Hansen (1967) adaptée au débit en matériaux du lit total,
charriage et suspension.
Enfin, le calcul du débit solide constitué des fines en suspension (matériaux du lit et autres) est
effectué avec la formule de Wang (1979).
Avec l'introduction de certaines hypothèses, et de coefficients correcteurs (valeurs seuil,
constantes, exposants, ...), les limites de validité liées à la granulométrie des sédiments peuvent
être étendues sans que pour autant la formule de transport ne fournisse de plus "mauvaises"
estimations que pour les gammes granulométriques pour lesquelles elle avait initialement été
développée.
Nous considérerons à titre d'exemple la formulation du transport solide selon Meyer-Peter et
Müller.
La formule de Meyer-Peter et Müller exprime le débit solide en débit "poids de sédiments par
unité de largeur du lit" (unité internationale N/s/m) :

masse volumique du maté riau kg / m3)
p = masse volumique de l'eau
p = constante = 0.25
A = constante, diffé rene selon les auteurs
Dcomcidr= diamètre caracté rique des "grains", diffé renks dé finitons selon les auteurs
ps

=

Ainsi :
Meyer-Peter et Müller donnent A=0.047
Dcaracer. = Dm ('1
Schields
A=0.060
Dcaracter. = Dso
Ramette et Henze1
A=0.020
Dcmctbr. = "95
Pour transformer le débit solide en m3/s, il convient de :
diviser par la constante de gravité g=9.81
diviser par la masse volumique du matériau en tenant compte de sa porosité
de multiplier par la largeur active du lit
Dm est défini comme la moyenne pondérée par la masse des n classes de tailles des
sédiments du lit de la rivière

Rapport BRGM R 39474

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2.8. CALCUL

DES ECOULEMENTS LIQUIDES (HYDRAULIQUE)

La connaissance des écoulements liquides dans une rivière passe par la détermination de
l'organisation des débits liquides le long du cours d'eau :
- ligne d'eau (relations hauteurldébit)
- champs des vitesses (ID ou 2D plan, 2D vertical -profil en travers-)

- ...

On dit d'un écoulement qu'il est uniforme sur un tronçon donné lorsque les caractéristiques
géométriques et d'écoulement (hauteur, largeur, profondeur, pente, vitesses) restent identiques
tout au long du cours d'eau. Cette situation est rarement rencontrée dans la nature (certains
canaux artificiels).
On dit qu'un écoulement est permanent (par opposition à un écoulement transitoire), lorsqu'en
tout point de la rivière, toutes les variables géométriques et d'écoulement restent constantes
dans le temps (toutes des dérivées des fonctions d/dt en tous points sont nulles).
L'écoulement de l'eau dans un canal ou une rivière (écoulement à surface libre) peut être décrit
par les équations dites de St-Venant, qui expriment la conservation de la masse et du moment
des forces. Ces équations ne peuvent être résolues analytiquement et doivent être
accompagnées de conditions aux limites externes (amont et aval, débits etlou hauteurs d'eau) et
internes (points de discontinuité intermédiaires, bifurcations, confluences, réservoirs, ...).
Lorsque l'on résout ces équations pour un écoulement transitoire (cme par exemple), des
conditions initiales sont également requises (hauteurs et débits).

Rapport BRGM R 39474

Transports solides :modèles et conditions d'application en région FACA

3. Les données de base nécessaires
à la mise en oeuvre des modèles

3.1. DEUXGRANDES CATEGORIES DE MODELES
Les modèles numériques qui permettent de calculer à la fois des conditions de l'écoulement
liquide et des transports solides dans les rivières existent depuis plus de 20 ans. Avec le
développement des capacités-machine, grâce à une meilleure connaissance des phénomènes
physiques et à la formalisation avancée de l'analyse numérique (codes de calculs), les modèles
actuels permettent de résoudre simultanément (couplage), les équations de l'hydraulique et du
transport solide. Plus les modèles sont complexes et plus les données qu'il manipulent sont
nombreuses.
Les modèles existants travaillent :

- soif en 2D, suivant un plan horizontal -en long et en large de la rivière- avec des
valeurs moyennées sur la profondeur d'eau,
- soit en faux 3D, c'est-à-dire en 2D avec de proche en proche, sur quelques profils, le
calcul dans le profil -plan 2D vertical-).
Les modèles sont généralement classés en deux catégories, selon qu'il mettent en oeuvre des
équations de l'un ou l'autre type :

- équation de "débit solide",
- équation de "mouvement de sédiments".
Les modèles dit "de débit solide" sont bien souvent réduit aux formules de débit solide sensu
stricto.
Le tableau ci-après résume les différences fondamentales qui existent entre ces deux types de
modèle et le type de données nécessaire à leur mise en oeuvre :

Rapport BRGM R 39474

Transports solides :modèles et conditions d'application en région PACA

modèles de débit solide
nécessite en entrée :
- débits et vitesses
- rugosité du fond du lit
- masse volumique des sédiments
- granulométrie de surface du lit

modèles de mouvement de sédiments
nécessite en entrée :
- débits et vitesses
- rugosité du fond du lit
- masse volumique des sédiments
- granulométrie de surface du lit
- charge sédimentaire en entrée à l'amont du
système
- géométrie du lit de la rivière sur de longues
distances (plusieurs kilomètres)
- granulométrie suivant la profondeur du lit et
éventuellement présence de la roche en place
fournit en sortie :
fournit en sortie :
- les conditions d'écoulement et de débit solide à - les conditions d'écoulement et de débit solide à
l'équilibre
l'équilibre
- les changements de profils du lit induits par la
prise en compte des échanges sédiments du lit ¢3
sédiments transportés
applicable seulement au transport des sédiments applicable au transport des sédiments constituant
constituant le lit
le lit et amenés par l'écoulement (issus des
versants et autres affluents).
permet de représenter le comportement du lit
d'une rivière graveleuse en présence d'un apport
en particules sableuses (charriage) : loi de
rechargement de l'écoulement et calcul de la
nouvelle granulométrie de la surface du lit
assurant l'équilibre de l'écoulement.
On parle de système à l'équilibre dès lors que le transport de sédiments se fait par échange
"standard" entre sédiment "résident" (en place à la surface du lit) et sédiment "en transit"
(amené par le courant). Par définition, rien ne change :
- la quantité et la nature des sédiments (granulométrie) qui traversent une portion de la
rivière définie par deux sections quelconques amont et aval restent constantes,
- la géométrie du lit (cote du fond du lit) et la nature des sédiments du lit
(granulométrie) se conservent.
Dans un modèle de débit solide, le système est supposé être à l'équilibre. A l'opposé, un
modèle de mouvements de sédiments gère les régimes "déséquilibrés" :
- la quantité de sédiments entant dans le système (section amont) differe de celle
quittant le système (section aval).
- la nature des sédiments entrant dans le système (section amont) est différente de la
nature des sédiments qui constituent le lit de la rivière et qui sortent du système
(section aval).
Ce type de modèle est davantage conforme à la réalité physique observée dans les rivières. Ils
permettent de calculer les changements dans la morphologie du lit qui interviennent comme
réponse du système à des situations évolutives (évolution des débits liquides, évolution de la
disponibilité en matériaux dans le réseau hydrographique, ...). Ils permettent de rendre compte
de l'évolution du lit (érosions, dépôts, méandres, ...).

Rapport BRGM R 39474

'; i
Transports solides :modèles et conditions d'application en région FACA

Les modèles de "mouvements de sédiments" requièrent, bien sûr, l'introduction de formules de
transport solide identiques à celles utilisées dans les modèles de débit solide.
Les modèles de "mouvement de sédiments" ou de "débit solide" ne peuvent représenter qu'une
estimation plus ou moins grossière, établie par des relations bien empiriques, de la réalité des
transports solides et de l'évolution du lit d'une rivière. Pour les plus complexes et ambitieux
("mouvements de sédiments"), il faut systématiquement avoir recours à un étalonnage qui
nécessite la connaissance de l'évolution des fonds sur de longues périodes. On se heurte très
souvent (la situation contraire constitue l'exception) à l'absence de données de ce type. Pour les
modèles plus simples ("débit solide"), les principales difficultés de mise en oeuvre proviennent
des lacunes extraordinaires en matière de connaissance de la nature granulométrique des fonds
des rivières.

3.2. DONNEES
HYDROLOGIQUES
Les données hydrologiques sont par définition les données de débit liquide dans la rivière. Elles
peuvent être disponible sous forme de chroniques continues pour un pas de temps donné
(journalier, horaire ou plus fin - la dizaine de minutes-). Le pas de temps doit toujours être
adapté au bassin versant étudié et à la finalité de l'étude. Dans le cadre d'études hydrauliques de
petites rivières de montagne il est recommandé de ne pas travailler au pas journalier afin de
prendre en compte les variations rapides des débits lors des crues.
Les réseaux de mesure géré par EDF, la DIREN ou d'autres services offrent une bonne densité
de points de mesures de débits (stations hydrométriques) et des périodes d'enregistrements
généralement suffisamment longues. Les données issues de ce réseau constituent une base
d'information indispensable. Il n'est pas à exclure que pour certaines études il faille compléter
celle-ci par l'installation temporaire et le suivi d'une nouvelle station hydrométrique dédiée à
l'étude.

3.3. DONNEES
HYDRAULIQUES
Ces données sont par nature très variable tout au long d'une rivière. Elles sont représentées par
les variables suivantes :

- la ligne d'eau (altirnétrie du plan d'eau de la rivière)

- les vitesses de l'eau (vitesse moyenne ou champ des vitesses à travers une section)
Ces variables dépendent de la section considérée de la rivière et du débit liquide. Les
changements morphologiques (relief du lit, pente longitudinale, végétation, ...) qui affectent la
rivière influencent également ces variables : en une section donnée, un même débit peut
s'écouler dans des conditions très différentes (ligne d'eau et vitesses) à un jour, une semaine ou
un mois d'intervalle.
L'altimétrie du plan d'eau est connue en mode continu aux stations hydrométriques. Cette seule
information n'est généralement pas suffisante et il faut alors installer de proche en proche sur

Rapport BRGM R 39474

Transports solides :modèles et conditions d'application en région PACA

les berges de la rivière des systèmes d'observation des niveaux du plan d'eau. Les systèmes les
plus simples et les moins onéreux sont les échelles à maxima complétés de mires
hydrométriques (échelles graduées). Elles permettent de relever :

- après le passage d'une crue, le niveau le plus haut atteint par la rivière,
- ou de façon périodique, les niveaux pour différents débits dans la rivière,
Ces points d'observations permettent de déterminer, par discrétisation du cours d'eau, la ligne
d'eau pour un événement donné (étiage ou crue). Celle-ci sert alors de donnée de calage aux
modules hydrauliques des modèles numériques. La multiplication des observations permet
d'étudier la variabilité naturelle du couple "débit - ligne d'eau" et en corollaire sa signification
en terme d'évolutions morphologiques de la rivière.
Les données hydrauliques permettent. de retenir des valeurs plausibles des variables
hydrauliques entrant dans la modélisation (coefficients de rugosité, de perte de charge, ...)

3.4. DONNEES
MORPHOLOGIQUES
Ces données décrivent l'altitude du fond du lit, des berges, du lit majeur. Elles se présentent
sous trois formes :

- un profil en long du fond du lit

- des profils en travers
- un plan détaillé du lit majeur avec des courbes de niveau.
Cette dernière permet d'accéder aux deux premières si l'échelle et la précision du levé sont
compatibles avec le relief du terrain.
Ces données sont :

- nécessaires à la modélisation hydraulique (organisation des écoulements dans le lit de
la rivière),

- utiles à l'analyse des évolutions historiques du lit de la rivière.
- nécessaires au calage des modèles d'évolution du lit ("modèles de mouvements de
sédiments")
Ces données peuvent être obtenues par levés de terrain (topographie) ou prises de vues
aériennes (PVA). Les techniques ont beaucoup évolué ces dernières années avec les systèmes
de levés laser et positionnement GPS pour les levés topographiques au sol. Avec la
"démocratisation" des traitements numériques des PVA, il est possible d'obtenir à des coûts
modestes des documents photographiques ayant une qualité "carte", appelés orthophotos
numériques. Ces documents peuvent être complétés par des modèles numériques de terrain
(MNT) de grande précision (décimétrique, voire mieux, en x,y et z).

Rapport BRGM R 39474

Transports solides :modèles et conditions d'application en région PACA

Les données sédimentologiques nécessaire à la mise en oeuvre des modèles de débit solide ou
de mouvements sédimentaires sont de trois types :

- caractéristiques des sédiments présents dans le lit de la rivière

- caractéristiquesdes sédiments transportés par les écoulements
- caractéristiquesde la charge sédimentaire à l'entrée du "système rivière" modélisé
Selon le type de modèle que l'on souhaite utiliser (du plus simple au plus complet),la nature des
caractéristiques sédimentaires à obtenir est variable :

- la densité des sédiments
- un seul diamètre caractéristique des sédiments (D50 à D90)
- la répartition par classes granuiométriques
- la granulométrie des sédiments de surface du lit

- la granulométrie des différentes couches qui composent le fond du lit
Les données sédimentologiques sont celles qui sont généralement les moins bien connues et un
effort particulier doit être fait pour les acquérir. Des procédures normalisées (normes
internationales) peuvent être utilisées.
3.5.1. Caractérisation des sédiments présents dans le lit de la rivière

Les méthodes d'acquisition de données sur les sédiments qui composent le lit d'une rivière ont
fait l'objet d'une standardisation. Des normes ISO pour les procédures d'échantillonnage et de
prélèvement ont été établies :

-

ISO 4364 (1977): Mesure des débits liquides dans les canaux découverts.
Echantillonnage des matériaux du lit. Révisée par I'ISOIFDIS 4364.

- ISO 9195 (1992)

: Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts.
Echantillonnage et analyse des matériaux du lit graveleux.

3.5.2. Caractérisation des sédiments transportés par la rivière

Cette caractérisation porte sur la nature (granulométrie, masse volumique) et sur les quantités
de sédiments transportés par la rivière à un instant donné pour des conditions hydrauliques
données ou sur une période donnée (l'année par exemple) pour l'évaluation globale du transport
solide.
Elle peut être obtenue par la mesure sur le terrain des flux liquides et solides (suspension et
charriage) et l'échantillonnage. Des protocoles de mesure et d'échantillonnage sont
recommandés par des normes ISO spécifiques :

-

ISO 3716 (1977) : Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts.
Spécifications de fonctionnement et caractéristiques des appareils d'échantillonnage
pour la détermination des charges sédimentaires en suspension.

Rapport BRGM R 39474

Transports solides :modèles et conditions d'application en région PACA

- ISO 4363 (1996) : Mesure des débits liquides dans les canaux découverts. Méthodes
de mesurage des sédiments en suspension.

- ISO 4365 (1985)

: Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts.

Sédiments des cours d'eau et les canaux. Détermination de la concentration, la
distribution des particules et la densité relative.

- ISO/TR 9212 (1992)

: Mesure de débit des liquides dans les canaux découverts.
Méthodes de mesure du débit des matériaux charriés sur le fond.

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Transports solides :modèles et conditions d'application en région PACA

4. Les modèles "commercialisés"
Sans prétendre à l'exhaustivité, nous avons étudié l'offre technique en matière de modèle
numérique hydraulique et transports solides. Cette offre revêt deux formes :

- vente du logiciel et assistance (formation à l'utilisation notamment)
- vente de service (réalisation d'études et fourniture des résultats)
Bien sûr, la présente étude ne voulait prétendre se livrer à une analyse exhaustive des modèles
disponibles en terme de produit plus ou moins compétitif (coût d'acquisition, de formation, de
prestation de services, rapidité des codes de calcul, coût des supports-machine, ...) et ne pouvait
envisager d'analyser la qualité même des codes de calcul.
La lecture qui a été faite des "produits" logiciels s'est bornée à relever, en forme d'inventaire les
caractéristiques du modèle sensu-stricto (équations de base, phénomènes pris en compte charriage, pavage, suspensions, ...-, modèle ID, 2D, 3D) et de ses limites d'application
(domaine espace-temps, écoulement stationnaire ou transitoire, ...). Compte tenu de la demande
"client", ils comportent également des modules d'évolution des fonds (prédiction
affouillements, dépôts)
Compte tenu des enjeux commerciaux existant sur les produits-logiciel, il n'a pas été possible
de se livrer à une enquête "sérieuse" sur le niveau de confiance attribué aux résultats
(incertitudes sur le résultat des modèles). Les promoteurs ne disposent souvent que de quelques
publications internationales, dans lesquelles des résultats des modèles sont confrontés aux
mesures de terrain (graphiques ou tableau préditfohservé) et ne fournissent pas, en définitive,
l'intégralité des limites de la modélisation.
Enfin, l'hétérogénéité des documents analysés (publications, brochures commerciales, ...) ne
permet pas toujours de présenter un récapitulatif homogène et donc comparable d'un logiciel à
un autre.

4.1. HEC (US ARMYCORPS
OF ENGINEERS, ETATS-UNIS)
HEC (pour Hydrologic Engineering Center du US Corps of engineers), est une famille
générique de logiciels d'hydrologie commercialisés.
HEC-1 est destiné à simuler la réponse hydrologique d'un bassin versant aux précipitations
atmosphériques. Il s'agit d'un modèle à distribution spatiale. Il s'appuie sur un maillage
triangulaire irrégulier renseigné en nature et occupation des sols, distribution des pluies. La
surface (sol et couverture du sol) est caractérisé par une perméabilité (capacité d'infiltration au
sens de Horton), une mgosité de surface et la capacité d'interception (lame d'eau infiltré dans le
sol ou intercepté par la couverture végétale avant l'apparition du missellement). Ce modèle a

Rapport BRGM R 39474

Transpons solides :modèles et conditions d'application en région PACA

des applications dans l'évaluation des conséquences hydrologiques d'un changement
d'occupation des sols. L'érosion ou le transport solide ne sont pas traités.
Le code HEC-6 est un modèle de mouvement de sédiments. II s'appuie sur les classiques
équations de :

ah a(aV,, 1%)
- conservation de l'énergie, -+
=J

ax

où :

ax

h = altitude de la ligne.dteau
x = coordonnée suivant la ligne d'écoulement
Vmoy = vitesse moyenne dans la section de coordonnée "x"
a = coefficient d'uniformité des vitesses
J = pente de la ligne d'eau

- conservation de la masse d'eau (entrées = sortie), Qaval= Qamont + Qlatéral
où :

Qamont = S x Vmoy
Qlatéral = somme des débits liquides des affluents entre les sections amont et aval
S = surface de la section d'écoulement

aQs
~ Z J
- conservation de volume de sédiments, exprimée par l'équation de Exner, = q~r+ Bj -

ih:
-..

où :

at
-.

Qs = débit solide (exprimé en volume, 11131s) à travers la section "x"
qsl= débit solide en provenance des affluents (11131s)
Bf= largeur du (fond) du lit
zf= altitude du fond du lit

Cette dernière équation est combinée à une formule de débit solide. Cette formule intègre la
granulométrie de la couche active du fond du lit. La couche active représente l'épaisseur du
fond du lit mobilisable par les écoulements et contient ou non une couche de pavage. HEC-6
peut mettre en oeuvre différentes formules de transport (liste non exhaustive) :
- Colby
- Toffaletti
- Einstein
- Yang
- .../...
Section après section, le modèle calcule le bilan sédimentaire en volume (dépôt ou érosion) et
met à jour les caractéristiques de la section : Bfi zfi et granulométrie de la nouvelle couche
supérieure du lit.

Le modèle s'exécute de la façon suivante, par un schéma itératif en chaque sous-section
définissant le domaine du lit de la rivière étudiée :
- les calculs hydrauliques (ligne d'eau, pertes de charge, coefficients de nigosité,
vitesses, ...) s'effectuent de l'aval vers l'amont; les conditions aux limites aval et amont
doivent être connues. Les résultats sont mis en mémoire pour être utilisés à l'étape
suivante (découplage calculs hydraulique/transports solides).
- les calculs de mouvement des sédiments s'effectuent de l'amont vers l'aval, avec un
test sur la stabilité d'une couche "pavage" dans l'épaisseur du fond du lit. Le code de
calcul détermine la profondeur d'eau à l'équilibre, l'altitude du fond du lit
correspondante et l'épaisseur de la couche active. En sortie, un volume de sédiment est

Rapport BRGM R 39474

Transports solides :modiles e t conditions d'application en région PACA

basculé entre couche active et couche inactive et la nouvelle granulométrie des
sédiments en surface est calculée.

HEC-6 tourne depuis plus de quinze ans (sans cesse amélioré ou amendé en nouvelles formules
de transport) et a montré sa capacité en tant qu'outil de prédiction d'évolution d'un lit de rivière
suite à des aménagements variés :
- construction ou démantèlement d'un barrage
- recalibrage de cours d'eau
- impacts d'extraction de matériaux en lit vif
- impacts de dérivation de débits liquides.
Les beaux succès obtenus sont également dus à l'acquisition intensive de données de terrain
(topographie, lignes d'eau, débits, transports solides -charriage et suspension-, connaissance de
la granulométrie des matériaux du lit, ...), qui permettent de caractériser le milieu à modéliser
et d'assurer le calibrage. Les promoteurs et les utilisateurs de HEC-6 insistent sur la
complémentarité des efforts à produire : acquisition de données et modélisation. Les lacunes
dans les connaissances du milieu constituent les restrictions principales à l'application des
modèles numériques en général, et de HEC-6 en particulier.

4.2. ISIS (HR WALLINGFORD
- HALCROW
LTD, ROYAUME-UNI)
ISIS est le nom générique d'une série de modèles numériques, dont les deux qui nous
intéressent pour la présente étude sont : ISIS Flow et ISIS Sediment.
4.2.1. ISIS Flow

ISIS Flow est un logiciel utilisé pour la modélisation des écoulements à surface libre dans le lit
d'un cours d'eau et des débordements (inondations du lit majeur) pour une configuration
quelconque de réseau de chenaux. Il permet de prendre en compte des ouvrages hydrauliques :
seuils ou ouvrages de régulation (vannage).
Il traite le système d'équations de St-Venant, et les résout numériquement selon un schéma par
différences fmies en utilisant la méthode de Preissmann à "4-points", ancienne (1960), mais il
semblerait qu'on n'est pas fait mieux. Des conditions dites aux limites (internes et externes) et
des conditions initiales doivent être injectées.
En entrée, la topographie (longitudinale et profils) doit être introduite. Il est recommandé de
satisfaire aux conditions suivantes :

- la distance qui sépare deux profils en travers consécutifs ne doit pas être supérieure à
20 fois à la largeur du chenal
- les sections (discrétisation du profil en long) de calcul ne doivent pas être éloignées :
11 de plus de 1/(2xP) où P est la pente moyenne de la rivière (ex. si
P=0.2%=0.002 mlm, Dmax = 250m)
21 et de plus de 0.2 x HIP où H est la profondeur du chenal (ex. si H=4m et
P=0.2%, Dm== 400m)
dans l'exemple pris, la distance maximum entre points de calculs sur le pro@ en long
sera de 250 mètres.

Rapport BRGM R 39474

Transports solides :modèles et conditions d'application en rbgion PACA

- dans les secteurs où la vitesse moyenne dépasse Imls, la surface de la section offerte à
l'écoulement ne pourra pas varier de plus de 35% d'une section à l'autre.
4.2.2. ISIS Sediment

Les capacités de base du module de lit mobile, ISIS Sediment, tiennent dans la prédiction des
transports solides, modification d'altitude du lit et la quantification des érosions et dépôts tout
au long du cous d'eau.

A chaque pas de temps, ISIS Sediment réalise les tâches suivantes :

- calcule les variables hydrauliques de l'écoulement (hauteurs, vitesses)
- partant de la limite amont du domaine-rivière modélisé, calcul e n boucle sur les
noeuds (calcul de la capacité de transport, résolution de l'équation de continuité
"sédiment", profondeur des érosions et dépôts)
- mise à jour des tables des coefficients de frottement (K, calculés avec la formule de
Manning-Strickler) pour être utilisés au pas de temps suivant.
Les principales limites du modèle ISIS Sediment sont :

- non applicable aux sédiments cohésifs
- effets de pavage et phénomène de tri granulométrique exclus

- le "wash load" (9) est exclu
- les fortes discontinuités locales ne peuvent être traitées (remous autour de piles de
ponts par exemple)

- les rides et dunes ne sont pas explicitement modélisées et par conséquent, les
changements induits sur la rugosité et donc sur les forces de frottement ne sont pas
modélisés
- le modèle ne peut pas fonctionner lorsque les débits se rapprochent de O m31s
On doit introduire un coefficient de porosité du substrat.
Des conditions aux limites doivent être injectées :

- à la limite amont du domaine modélisé, le débit solide (m31s) en fonction du temps ou
la concentration (dl) en fonction du temps ou encore, concentration (dl) en fonction du
débit.
- aux confluences, le débit résultant est la somme des débits entrant.
Les formules de transport utilisables sont :

- Engelund-Hansen (1967)
- Ackers-White (1973 et 1993)
Elles permettent de calculer le débit solide total (charriage et suspensions issues du substrat du
lit).
L'utilisateur peut introduire la distribution granulométrique (une seule, globale pour tout le
domaine-rivière modélisé) en 20 classes maximum de diamètres.
Débit des fines (grains plus fins que ceux contenus dans le substrat) maintenues en suspension

26

Rapport BRGM R 39474

Transports solides :rnod&les et condittons d'application en rbgion PACA

La mise à jour de la géométrie de la rivière est possible par différentes méthodes :

- pas de changement de la géométrie (découplage total)
- déplacement uniforme d'un Az de la totalité du profil de la section, où Az est la valeur
moyenne obtenue par le calcul sur la section en question (translation en bloc du profil
de Az)
- déplacement uniforme d'un Az sur les seules parties du profil qui sont sous la ligne
d'eau
- déplacement pondéré (fonction de la contrainte de cisaillement calculée localement
sur tout le profil) d'un Az distribué en tous points du profil.
~

Notons que la mise à jour de la géométrie ne s'effectue que lorsque les différences Az cumulées
sur plusieurs itérations de calcul sont supérieures à une valeur indiquée par l'utilisateur.

4.3. MlKE 11 (DANISH
HYDRAULIC
INSTITUTE,
DANEMARK)
Le logiciel MIKE 11 est conçu avec une structure modulaire. Celle-ci autorise une grande
flexibilité d'utilisation:

- chaque module peut être utilisé séparément
- les transferts des données de module à module sont automatiques

.

- le couplage des processus physiques est facilité (morphologie des rivières, transport
de sédiments et qualité des eaux)
- le développement de nouvelles versions est souple (module par module)
Les différents modules sont :
- le module hydrologique (relations pluieddébits)
- le module hydrodynamique (hydraulique, organisation des écoulements liquides)
- le module de transport de sédiments non cohésif
- le module d'advection-dispersion et de transport de sédiments cohésifs
- le module qualité des eaux (eutrophisation, matière organique, phyto et zoo-plancton,
...)
4.3.1. le module hydrodynamique : MlKE 11 - HD

Il résout les équations de St-Venant (écoulements transitoires), par un schéma implicite aux
différences fmies (méthode 6-points de Abbott-Ionescu). Il permet de traiter les cas d'un lit
multiple ou présentant des ouvrages hydrauliques (seuils, ouvrages de régulation -vannes,...-).
Le coefficient de frottement utilisé est le coefficient de Chézy (C) ou de Manning-Strickler (K).
Il peut être régionalisé, longitudinalement, transversalement ou en fonction de l'altitude du lit.
Les données requises pour l'exécution du module sont :

- la topographie (profils en travers du lit mineur et de la plaine inondable)
- la géométrie des ouvrages hydrauliques

- des chronologies de hauteurs d'eau ou de débits aux limites du domaine-rivière
modélisé. Aux limites aval, les chronologies peuvent être remplacées par les relations
hauteurldébit.

Rapport BRGM R 39474

Transports solides :modèles et conditions d'application en région PACA

- des chronologies des apports latéraux (affluents) pour les conditions aux limites
internes

- et pour les conditions initiales (démarrage du modèle), l'état des niveaux et des débits
sur la totalité de domaine-rivière modélisé. Ces conditions initiales peuvent être, au
besoin, générées automatiquement.
Le calibrage du modèle est réalisé par comparaison du résultat, sur un jeu de données
chronologiques mesurées sur le terrain. La calibrage se fait par ajustement, à l'intérieur de
limites plausibles, des coefficients de rugosité du lit et de la plaine inondable.
4.3.2. Le module transport solide en sédiments non cohésifs : MIKE 11- ST

Ce module requiert les résultats issus du module MIKE 11 - HD. Il permet de déterminer les
budgets sédimentaires et d'évaluer les impacts morphologiques sur la rivière d'ouvrages
hydrauliques ou d'interventions multiples (extractions et dragages de sables, ...).
Les formules de transport utilisables sont au nombre de 5. Les 3 premières sont utilisées pour le
calcul de débit solide total (charriage et suspensions issues du substrat du lit) :

A

- Engelund-Hansen
- Ackers-White
- Smart-Jaeggi

Enfin, deux formules permettent de calculer séparément le débit solide par charriage et le débit
solide par mise en suspension des particules fines issues du substrat du lit:
- Engelund-Fredswe (permet de calculer les dimensions des ondulations du lit (dunes).
- Van Rijn
Les débits solides, les altitudes du lit et les coefficients de frottement sont calculés.
Le module peut êire exécuté suivant deux modes distincts:

- mode explicite = pour des conditions hydrodynamiques obtenues une fois pour toutes
par le module HD, on calcule la capacité de transport, les volumes de dépôt ou
d'érosion. Il n'existe pas de feed-back "changements morphologiques ++ changements
hydrodynamiques".

- mode dit morphologique = les modules HD et ST sont exécutés en parallèle, ce qui
permet d'une part d'actualiser les coefficients de frottement (effet des changements du
lit) et d'autre part d'ajuster la géoméirie des profils en travers en partie ou totalement
(effet sur l'hydrodynamique).
La résolution de l'équation de continuité "sédiment" est réalisée par un schéma aux différences
finies Cpoints (méthode Preissmann).
Les données nécessaires sont :
- les résultats (découplés ou en parallèle) du module HD
- les caractéristiques des sédiments (substrat du lit)
- les conditions aux limites du domaine-rivière étudié (tous les points d'entrée) soit par
l'injection des altitudes du lit soit par le débit solide )

Rapport BRGM R 39474

Transports solides :mod&les et conditions d'application en région PACA

Les calibrages sont obtenus en jouant, dans des limites raisonnables, sur la dimension des
particules (distribution granulométrique).
4.3.3. Le module transport solide en sédiments non cohésifs : MlKE 11- GST

Ce module est une extension du module ST. GST ("Graded Sediment Transport") permet de
travailler sur des rivières dont le substrat est composé de sédiments à granulométrie étendue
(granulométrie fortement non-unifonne) ou pour lesquelles, la contrainte de cisaillement de
fond est proche et la contrainte de début d'entraînement.
Le module calcule le débit solide par classe granulométrique participant au transport et les
variations dans l'espace et dans le temps de la granulométrie du substrat restant en place.

La méthode utilisée consiste à travailler avec deux niveaux de substrat, l'un actif (participant au
débit solide) et l'autre passif (non affecté par le débit solide). La nouvelle altitude du lit et la
nouvelle distribution granulométrique dans tous les niveaux de substrat sont calculées par
résolution de l'équation de continuité "sédiment". Les formules de transport solide sont les
mêmes que celles utilisées par le module ST.
Les données requises sont plus nombreuses:
- résultats du module HD (mode explicite ou morphologique), avec prise en compte des
différents niveaux du substrat
- conditions aux limites et initiales des distributions granulométriques pour tous les niveaux de
substrat
- D50 pour chaque niveau de substrat
- altitude du lit et épaisseur des différents niveaux
Les calibrages (sans doute très délicats) sont réalisés en jouant sur les distributions
granulométriques.

4.4. LESMODELES TELEMAC

ET SISYPHE ( E D F ET

EDF EN ASSOCIATION, FRANCE)

On dispose de deux modèles numériques de calcul de l'évolution sédimentaire des fonds des
rivières développés dans l'environnement TELEMAC (LNH-EDF) : TELEMAC-2DST (LNHEDF) et SISYPHE (issu de la recherche associant LNH, L W , SOGREAH, STCPMVN et
l'université de technologie de Compiègne). Ces modèles ont vocation à travailler dans les
domaines marins (littoral), estuarien ou fluvial.
4.4.1. Le modèle TELEMAC-2DST

TELEMAC-2DST est un modèle numérique bidimensionnel de transport sédimentaire et
d'évolution des fonds. Il est construit selon la même stnicture éléments finis que le code de
calcul hydrodynamique TELEMAC-2D. Le modèle comporte deux modules; l'un traite du
transport solide par charriage, l'autre du transport en suspension. Le choix du développement
d'un modèle bi-dimensionnel (dans le plan X,Y) est semblet-il justifié par les domaines
d'application préférentiel du modèle que sont les domaines estuarien et littoral dans lesquels les
écoulements sont fortement bidimensionnels et ne connaissent pas de direction privilégiée
comme dans le cas d'une rivière.

Rapport BRGM R 39474

Transports solides :modèles et conditions d'application en région PACA

Le transport solide par charriage est calculé en ne considérant que les seuls sédiments qui
composent le lit. Les formules de transport utilisées sont :
- Meyer-Peter
- Engelund-Hansen
- Einstein-Brown
Le modèle gère alors le débit solide par charriage issu du lit de la rivière et calcule les
évolutions altimétriques du lit en 2 dimensions qui répondent à l'équation de continuité en
sédiments (sortie = entrée +/- évolution du lit).
Le transport solide en suspension est géré par le modèle en terme de calcul des dépôts
(formule de décantation de Krone, 1962) et de calcul d'érosion ou de reprises de dépôts
éventuellement consolidés (formule d'érosion de dépôts cohésifs de Partheniades, 1965) pour
des conditions hydrodynamiques données. Le modèle trouve essentiellement ses applications
dans la modélisation du devenir des sédiments très fins (vases notamment) dans un
environnement estuarien ou littoral ou le dimensionnement d'ouvrages de décantation de
particules très fuies. Le modèle a ainsi été utilisé dans l'étude de l'efficacité de la décantation du
bassin de St-Chamas.
4.4.2. Le modèle SISYPHE

Le modèle SISYPHE (Système numérique de transport sédimentaire et d'évolution
morphodynamique) est très analogue à TELEMAC-2DST et s'appuie lui aussi sur la structure
éléments finis du code TELEMAC-2D. Il permet de simuler les évolutions des fonds dans les
mers, les estuaires et les fleuves sous l'action des houles et des courants. Les formules de débit
solides utilisables par le modèle sont :

- ~ngelund-

ans en

- Ackers-White
- Van Rijn
- Meyer-Peter et Müller
- Bailard
- Bijker and Frijlink
Le modèle est conçu pour traiter le cas du transport solide à saturation de sédiments non
cohésifs. Aujourd'hui, les applications du modèle SISYPHE sont limitées aux problèmes
d'évolution sédimentaire des fonds constitués de matériaux fins non cohésifs en milieu littoral,
fluvial et estuarien. Des développements sont prévus pour modéliser les transports solides de
sédiments cohésifs, les transports en suspension et pour prendre en compte l'hétérogénéité de la
taille des sédiments (granulométrie étendue).

Rapport BRGM R 39474

Transports solides :modèles et conditions d'application en région PACA

5. Conditions d'application aux rivières PACA

Les principaux bassins versants en région PACA sont représentés par les rivières suivantes :

- la Durance, 14225 km2 pour 350 km de long (principaux affluents

= le Buech,

l'Ubaye, la Bléone, Le Verdon -2270 km2pour 175 km de long-)

- l'Arc, 784 km2 se jette dans l'étang de Berre
- le Gapeau, 5 13 km2
- I'Argens, 2678 km2pour 116 km de long
- la Siagne, 522 km2
- le Var, 2820 km2 pour 120 km de long (principal affluent, la Tinée, 741 km2)
- la Roya, 580 km2
- et partiellement I'Ouvèze et I'Aigues (ou Eygues) au nord d'Avignon; le Drac au nord
de Gap.
Toutes les rivières principales de la région sont caractérisées par un niveau d'artificialisation
élevé provenant notamment :
-d'aménagements hydrauliques (bmge-reservoir, seuils, ouvrages de dérivation),
-d'aménagements de protection des berges, rectification des cours d'eau,
-d'extractions massives de matériaux depuis l'après-guerre,
-d'empiétement du corridor fluvial par les voies de communication.
Les raisons qui ont conduit, et conduisent encore à une telle situation sont d'ordre soit de
développement économique (production hydroélectrique, irrigation, granulats, désenclavement)
soit d'ordre sécuritaire (protection contre les inondations)

Sur le bassin versant de la Durance, les rivières Buech, Verdon et Durance sont fortement
aménagées par EDF. Les barrages réservoirs (Serre-Ponçon et Sainte-Croix) connaissent un
engravement important, mais qui ne met pas en cause la vie des ouvrages; les pertes de
volumes sont négligeables face aux volumes utiles des réservoirs. Les retenues plus modestes
(barrages au fil de l'eau) constmites sur le Buech (secteur de Serre, retenue de Saint-Sauveur)
ou sur la Durance à l'aval de Sisteron (retenue de Saint-Lazare) connaissent un engravement
très important qui pose des problèmes sérieux pour l'évacuation des débits de fortes crnes
(secteur de Sisteron). En règle générale, EDF suit l'engravement des retenues, pour ses besoins
de gestion des aménagements. En 1991, EDF a réalisé une étude en vue de quantifier les

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volumes de sédiments apportés par la Durance et piégés dans le réservoir de Serre-Ponçon('0).
En règle générale, on peut regretter le manque de communication d'EDF sur les transports
solides dans la Durance.
Les données disponibles (anciennes) au niveau de l'ouvrage de dérivation de Cadarache (canal
d'amené, bassin de décantation des sédiments) sont intéressantes. Le site se trouve à l'aval
immédiat de la confluence DuranceNerdon. Les matières transportées en suspension et
dérivées dans le canal EDF ont été régulièrement mesurées de 1966 à 1976, avant la
construction du bassin de délimonage. Au cours de cette période, le volume moyen annuel de
sédiments détournés de la Durance et amenés à 1'Etang de Bene a été estimé à 970 000 tonnes
par an. L'efficacité de la décantation dans le bassin de Cadarache est estimée à hauteur de 65%.
L'évolution de l'envasement du bassin permet d'approcher le transport solide moyen annuel par
suspension détourné de la Durance. Néanmoins, lors des crues et pour des écoulements très
chargées, EDF préfère fermer la prise d'eau et arrêter, ainsi la dérivation des eaux de la
Durance.

O

La Direction Départementale de 1'Equipement des Hautes-Alpes @DE 05) nous a communiqué
des extraits du rapport d'étude "Haute Durance (amont de Serre-Ponçon), schéma
d'aménagement et de mise en valeur :analyse, diagnostic et premières orientations (1991)'!
Dans cette étude, les aspects "évolutiondu lit" et "estimationdu transport solide" sont traités.
L'étude de l'évolution du lit de la Haute Durance a été réalisée par comparaison du profil en
long de la ligne d'eau de 1906 (levé réalisé par le Service des grandes forces hydrauliques) et
les profils en long de la ligne d'eau et du fond levés en 1991 @DE) et au cours d'études
antérieures (SOGREAH). L'analyse de la DDE porte au total sur le secteur "aval Briançon à
amont Serre-Ponçon", sur les tronçons suivants :
Briançon
Chamandrin
St-Blaise
Prelles
L'Argentière
La Roche-de-Rame (Pont des Traverses)
St-Crépin (Pont de Chanteloube)
St-Clément (Pont)
Châteauroux (lieu-dit Les Baumes)
Embmn (La clapière)
Cette étude met en évidence certaines évolutions altimétriques du lit de la Durance :

- entre Briançon et Prelles, abaissement du lit de 0.5 m à 0.7 m en moyenne, plus fort
dans le secteur de Chamandrin (1.0 m,l,
- entré ~relleset L'Argentière, ;as d'évolution significative du lit,
- entre L'Argentière et St-Clément, abaissement systématique du lit, compris entre 0.5
m et 2.3 m,
- à l'aval du Pont de St-Clément, pas d'évolution significative.

l 0 Ces travaux n'ont pas fait de publication. Il ne nous a pas été possible d'obtenir d'EDF le
rapport d'étude (refus).

32

Rapport BRGM R 39474

Transports solides :modèles et conditions d'application en région FACA

Les causes principales d'évolution du lit, avancées par les auteurs de l'étude sont :

- la rectification artificielle du lit de la rivière (Briançon-Chamandrin), ou la
construction de digues (La Roche-de-Rame, St-Crépin, St-Clément, ...)
- les extractions dans le lit de la rivière évaluées à 100 000 m3 par an à la fin des
années 80 (St-Blaise notamment).
Dans cette même étude, les auteurs rapportent les évaluations de transport solide disponibles
dans le secteur Briançon-Embrun : "EDF est l'auteur des deux seules études disponibles en
matière d'évaluation du transport solide sur la Haute Durance".
Les études EDF sont : "Etude d'impact des chutes de Baume et d'Embrun (1978)" et "Etude
d'impact de la chute de Ste-Catherine (1982)". La première fournit un apport solide annuel de la
Durance à la retenue de Serre-Ponçon de 200000 m3 (140000 m3 en suspension et 60000 m3
en charriage) et la deuxième, un débit solide moyen spécifique de 55 m3/an/kmz, soit 125000
m3 à l'entrée de la retenue (Pont de La Clapière, la superficie du bassin versant de la Durance y
est 2270 km2), dont 70% en suspension et 30% en charriage. Les auteurs de l'étude DDE ne
précisent pas les méthodes utilisées dans l'évaluation des transports solides (II). Les valeurs
estimées du transport solide total (125000 et 200000 m3) et de la phase charriage en particulier
(37500 et 60000 m3) peuvent surprendre par leur caractère relativement modeste pour un
bassin versant de haute montagne.

Parmi les aménagements à vocation multiple (lutte contre les inondations, environnement,
protection des berges, ...) qui peuvent avoir une incidence sur les transports solides des rivières,
nous pouvons citer ceux réalisés sur I'Arc.
L'Arc a fait l'objet d'un contrat de rivière (1986-1989). L'exécution du programme a conduit à
la réalisation de travaux importants (coût total 14 MF hors taxes). On signalera notamment :
- l'ouverture d'un chenal de dérivation vers la commune de Berre,
- la restauration du lit mineur et le traitement de la ripisylve sur douze communes
riveraines de l'Arc,
- localement des recalibrages, digues de protection et enrochements.

Le Gapeau est un fleuve côtier, typiquement méditerranéen ; les plus hautes eaux sont
généralement observées au printemps et à l'automne. Le bassin versant a une superficie de 570
km2, il débouche en mer à l'est de la commune d'Hyères dans le département du Var.

Le Bas Gapeau (les 8 derniers kilomètres avant l'embouchure) a fait l'objet de quelques gros
aménagements depuis les années 60. En 1961, on constniit le barrage anti-sel pour assurer la
protection de la nappe alluviale contre la salinisation. Au cours des années 70, la décision est
prise de porter la capacité du lit à 300 m3/s, estimation du débit décennal, afin d'empêcher les
II ne nous a pas été possible d'accéder aux études d'EDF.

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Transports solides :modèles e t conditions d'application en région FACA

débordements : la plaine connaît une activité maraîchère importante et l'urbanisation touristique
gagne. La SCP (Société du Canal de Provence) est chargée de l'opération.
II semblerait (analyse de documents de l'époque) que l'essentiel des études avaient porté sur les
aspects hydrauliques (vitesses, débits, lignes d'eau) et géotechniques (stabilité des blocs et
enrochement des berges artificialisées). La composante "sédimentaire", comportement du fond
du lit n'a été introduite qu'en fin de travaux suite à la crue du 17/01/78.
Au cours de cette crue, d'un débit maximal de 345 m3/s, à peu de chose près décennal, aucun
débordement n'a été observé mais les berges artificielles ont subi de sérieux dommages. La
cause de ces désordres généralisés a été recherchée par la SCP : un relevé des fonds après la
crue n'a pas mis en évidence d'affouillements (sauf localement) ou d'abaissement généralisé de
la cote du fond du lit. La SCP a finalement aboutit à la conclusion qu'au cours de la crue, une
"mise en suspension sur 1 à 2 m d'dpaisseur, des sédimentsfns (limons et sables) constituant le
fond du lit", était responsable de l'effondrement de berges.
Aujourd'hui, il semblerait que le phénomène puisse se reproduire à nouveau sur le Bas Gapeau.
Son lit, totalement artificiel sur ses 2 derniers kilomètres est un couloir de 30 mètres de large
endigué par des "murs" de 7 mètres de baut. Nul ne sait ce que sont les transports solides
aujourd'hui en comparaison de ceux d'antan.

Le Var a connu depuis les années 40 de profondes transformations. Les extractions massives de
granulats (plusieurs dizaines de millions de m3) sont avec certitude, la cause principale des
pertiirbations. Entre 1946 et 1958, on estime le volume des extractions réalisées dans le tronçon
terminal du fleuve (du Pont de La Manda à la mer) à 4,5 hm3 (12).
Dans les années 80, la pression extractrice se déplaçait progressivement vers l'amont. Si l'on
considère les extractions autorisées à l'amont de la confluence VarITinée. On note :
en 1981
à mi-1982
en 1983

120 000 t a n autorisés (1 site ouvert)
150 000 tlan autorisés (2 sites ouverts)
170 000 t/an autorisés (3 sites ouverts)

A l'aval, une série de seuil étaient construits pour relever les lignes d'eau; en 50 ans, le fond du
lit s'était enfoncé de plus de 10 mètres par endroits.
Quelques études de transport solide ont été réalisées sur le Var. Nous donnons ici les résultats
principaux.

M. Vignan (ingénieur P. et C.) a estimé le transport annuel par suspension à 12 hm3 de "limon
sec"; les résultats reposent sur des observations et échantillonnages journaliers (328 jours, en
1864-65).

12 un hm3 (hectomètre cube) est égal à un million de mètres cube

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Transports solides :modè~ëset conditions d'application en région PACA

En 1958, le LNH a estimé par la formule d Meyer-Peter et en s'appuyant sur des techniques
d'analogie par bassin versant (?) les transports solides par charriage et les transports solides par
suspension :

- charriage : entre 70 000 m3 et 120 000 m3lan

- suspensions : entre 1 et 5 hm3lan.

Ces valeurs ont été obtenues pour la période de référence 1947-57.
Le Service de la Navigation intérieure estime en 1958 le transport solide par charriage moyen
annuel (période 1946-58) à 150 000 m3. Cette valeur est obtenue par différence des volumes
extraits (extractions de granulats) et des profils (relevés des cotes du fond) du Var. Le même
service obtient en 1963, pour une période de référence 1959-63 et avec les mêmes méthodes,
un transport solide de I'ordre de 200 000 m3.
M. LAURENT (thèse 1971) estime le transport solide par suspension (échantillonnage au cours
de l'année 1968) à 6,2 hm3 ou 10 Mtonneslan.
La DDE-Alpes Maritimes (1981) a estimé que le débit solide moyen par charriage serait de
I'ordre de 110 000 m3Ian et le maximum de I'ordre de 400 000 à 500 000 m3/an (année 1960).
En 1986, le BRGM estime, en utilisant la formule de Meyer-Peter, que le transport solide par
charriage dans le Var à l'amont de la confluence avec la Tinée (superficie du bassin versant =
1086 km2) est de I'ordre de 580 000 tfan (200 000 à 250 000 m3lan). Nous avons repris les
documents utilisés lors de cette étude et avons appliqué, pour le présent rapport d'étude, la
formule de Engelund-Hansen; le transport solide par charriage est estimé à 250 000 m3/an,
résultat similaire à celui obtenu par la formule de Meyer-Peter.
Un éclairage différent peut être apporté par une approche empirique globale appliquée à un
bassin versant, dont sa morphologie et le climat auquel il est soumis seraient liés à la capacité
du cours d'eau d'exporter les sédiments issus de l'altération et de l'érosion des versants.
Dans ce sens, la formule de FOURNIER (1960) apporte souvent un ordre de grandeur
intéressant. Cette formule s'écrit :

où :
E=
Px =
Pa =

H=
S=

apport solide annuel moyen spécifique (t/krn2/an)
pluviométrie mensuelle moyenne du mois le plus pluvieux (mm)
pluviométrie annuelle moyenne
dénivelée moyenne (m) ou 0.45 x (Hmm - Hmin)
superficie du bassin versant (km2)

Réalisons une application au bassin du Var limitée à la partie au-dessus de la confluence de la
Tinée :
Pa= 1084mm
Px = 220 mm (en février)

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E est alors égal à 11200 t/km2/an, soit un apport solide de 12 M tonneslan.
Par ailleurs, si l'on admet que le transport par charriage ne représente que 5 ou 10 % du
transport total d'une rivière (approximation souvent retenue dans le cas d'un grand bassin de
montagne), ceci conduit à une fourchette de 600 000 à 1 200 000 dan (330 000 à 660 000 m3
par an) de transport solide par charriage.

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6. Synthèse d'un constat régional
et recommandations

6.1. LE CONSTAT
Après enquête auprès de différents services ou administrations, il s'avère que les études de
transports solides (mesures ou modélisations) sont excessivement rare. En corollaire, les
données descriptives du milieu "rivière" et de son évolution font défaut. Les différents
aménagements (protection des berges, recalibrages, ...) ne prennent donc pas encore en compte
les éventuels impacts sur les transports solides et I'évolution du lit des rivières.
Pourtant des données intéressantes existent :

- estimation des volumes piégés par les réservoirs et retenues
- mesure des sédiments en suspension (bassin de Cadarache)
- modélisation hydraulique (notamment dans la vallée de la Durance)
- levés anciens (190011950) des profils en long de la quasi-totalité des rivières PACA
- levés récents à grande échelle effectués dans le cadre d'aménagements (autoroute A5 1
Aix-Grenoble, retenue de Saint-Sauveur sur le Buech, ...)

- connaissance des prélèvements (granulats) dans les cours d'eau (notamment la
Durance).
L'établissement public EDF exerce un pouvoir de contrôle et d'aménagement très important sur
la principale rivière régionale, la Durance. Pour mener à bien ses missions et assurer
notamment une gestion optimale de ses aménagements hydrauliques, EDF intervient depuis le
stade de la mesure (mesure de la turbidité à Cadarache, levés réguliers de l'envasement des
retenues, prises de vues aériennes de tronçons de rivières -restituées ou non par
photogrammétrie-, ... ) jusqu'à l'exécution de travaux comme les extractions autorisées de
sédiments en queue de retenue ou de dégagement des vannes de barrage. Les informations
détenues par EDF, acquises depuis plus de 30 ans sur le bassin de la Durance, constitueront à
n'en pas douter une excellente base de connaissance pour des études scientifiques à venir. On
peut néanmoins regretter le manque de "communication" technique sur ce domaine très
sensible des transports solides en rivière. Espérant sans doute éviter de prêter le flanc à la
controverse, l'usage qui prévaut à EDF est le filtrage de l'information, dès lors que les pressions
publiques (l'administration centrale et régionale -DRIRE notamment-) sont faibles ou
contrôlées. On peut s'étonner, par exemple, de l'absence de la moindre tentative de faire
"tourner" des modèles numériques de transport solide ou d'évolution de lit, développés par
EDF-LNH, sur la cas de la Durance. On peut imaginer que la matière et les compétences
existent pour une modélisation, mais elle n'est pas aujourd'hui à l'ordre du jour des priorités de
l'organisme. Dans le futur, les demandes publiques pourraient s'exercer dans ce sens. Quoi qu'il
en soit, les demandes publiques ne seraientjustifiées et ne pourraient bien sûr émerger que si la
base d'information est connue, sufisante et analysée de façon objective par EDF ou d'autres.

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Les données disponibles, les méthodes d'acquisition de données de terrain et les modèles
numériques peuvent et doivent être utilisées dans la région PACA pour mieux connaître les
transports solides et les mécanismes d'évolution des cours d'eau.
Dans un premier temps, il serait souhaitable que l'Administration dispose de la liste exhaustive
et bien renseignée de tout ce qui se fait en matière de suivi de l'évolution des lits des cours
d'eau de la région PACA ou des levés qui pourraient être utilisés à terme dans cette perspective,
et le cas échéant de mesures de transports solides. Ces informations sont détenues par des
organismes, sociétés ou administrations divers. Ceux-ci doivent être motivés pour organiser sur
la mise en forme et pour mettre à jour les listes des interventions et suivis réalisés.
Par ailleurs, le suivi des extractions dans le lit des rivières PACA doit être réalisé, quelles
qu'en soient les motivations (contraintes d'exploitation d'ouvrages, réduction des risques
d'inondation, demande de granulats). Les informations fournies par les pétitionnaires dans le
cadre des procédures d'autorisation doivent être analysées dans une approche globale des
transports solides.
L'utilisation des données topographiques et sédimentologiques émanent de diverses sources
(EDF, Société du Canal de Provence, DDAF, DDE, DRIRE, DIREN, Agence de l'Eau RMC,
Universités, BRGM, ...) et l'acquisition de données sédimentologiques (caractérisation de la
granulométrie et la répartition des sédiments dans le lit) permettraient :
- II de mettre en oeuvre les modèles de "débit solide" (estimation du transport solide en
matériaux du lit) en différentes sections d'un même cours d'eau (tronçon homogène),
- 21 de relever les lacunes dans les données disponibles et de définir les actions
d'acquisition de données nouvelles
- 31 de travailler, dans un deuxième temps, sur les modèles d'évolution des lits adaptés
aux caractéristiques des principales rivières de la région (granulométrie étendue des
sédiments, phénomène de pavage).
Les modèles de "débit solide" requièrent l'acquisition de données locales sur la granulométrie
des sédiments et sur les conditions d'écoulement (débits, pente de la ligne d'eau, quelques profil
en travers). Des formules simples (voir les applications en 5.5, Meyer-Peter ou EngelundHansen) permettent d'établir l'ordre de grandeur des transports solides par charriage en
matériaux du lit.
Dès lors que les conditions favorables seront réunies (données à recueillir, mesures de terrain),
on pourra entrer dans une phase de modélisation. On préférera pour les modèles d'évolution des
lits, des modèles du type HEC-6 ou Mike 11 qui peuvent "travailler" avec des matériaux à
granulométrie étendue (rivières à galet). Le modèle TELEMAC-2DST trouve aujourd'hui ses
applications préférentiellement en hydraulique fluviale (lit à granulométrie peu étendue, sables)
ou maritime. Le modèle SISYPHE n'est pas adapté à ce jour (1996) à des rivières à
granulométrie hétérogène; des développements sont en cours pour traiter ce type de situation.
Le modèle ISIS est, lui aussi, limité aux rivières à granulométrie homogène et ne peut trouver
d'application aux principales rivières de la région PACA.
Au delà de la modélisation, on veillera à suivre l'évolution des lits des rivières et à confronter
celle-ci aux résultats du modèle.

Rapport BRGM R 39474

BRGM
DEPARTEMENT DES SERVICES GEOLOGIQUES REGIONAUX
Service géologique régional Provence-Alpes-Côte d'Azur
BPI68 - 13276 MARSEILLE Cedex 09 - France - Té1 04.91.17.74.77


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