Centre documentaire
MODELISATION DE L'EVOLUTION MORPHOLOGIQUE D'UN LIT ALLUVIAL: APPLICATION A LA LOIRE MOYENNE
Année de parution : 1-01 00:00:01
Auteur(s) : AUDREY LATAPIE
Maître d'ouvrage : UNIVERSITE FRANCOIS RABELAIS TOURS - POLE UNIVERSITE S CENTRE VAL DE LOIRE
Maître d'œuvre : UNIVERSITE FRANCOIS RABELAIS TOURS - POLE UNIVERSITE S CENTRE VAL DE LOIRE
Nature(s) : THESE
Thème(s) : SEDIMENTOLOGIE
Table des matières
Introduction 29
1.1 Contexte général de l'étude
1.2 Quelques notions fondamentales de géomorphologie fluviale et modélisation
1.2.1 Les formes fluviales et leurs évolutions
1.2.1.1 Les styles fluviaux
Les rivières à lit rectiligne
Les rivières à méandres
Les rivières en tresses
Les rivières à lits anastomosés
1.2.1.2 Dynamique morphologique des cours d'eau
1.2.1.3 Notion d'équilibre dynamique
1.2.1.4 Influence des actions anthropiques
1.2.2 Classifications des cours d'eau
1.2.2.1 Classifications qualitatives
1.2.2.2 Classifications introduisant la notion de débit de plein bord
1.2.2.3 Classification basée sur la puissance fluviale
1.2.2.4 Classification de Rosgen
1.2.3 Modélisation en géomorphologie fluviale
1.2.3.1 Modèles d'évolution
1.2.3.2 Définition des variables
1.2.3.3 Modélisation hydraulique
1.2.3.4 Notions de transport solide
1.2.3.5 Modélisation sédimentaire
1.3 Objectifs et démarche scientifique
Objectifs
Problématique de la Loire moyenne
Démarche scientifique
Plan du mémoire
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TABLE DES MATIÈRES
I Présentation et évolutions morphologiques de la Loire moyenne
2 Présentation du site d'étude
2.1 Caractéristiques géographiques et géologiques du bassin de la Loire
2.1.1 Présentation du bassin versant de la Loire
2.1.2 Caractéristiques lithologiques et histoire géologique de la Loire
2.1.3 Epaisseur du manteau alluvial
2.1.4 Profil en long et affleurements rocheux identifiés sur la Loire moyenne
2.1.5 Données topographiques
2.2 Caractéristiques sédimentaires
2.2.1 Données granulométriques
2.2.2 Caractéristiques sédimentaires longitudinales de la Loire moyenne
2.2.3 Caractéristiques sédimentaires transversales
2.2.4 Variabilité verticale de la granularité en crue
2.3 Caractéristiques hydrologiques
2.3.1 Données hydrométriques
2.3.2 Régime hydrologique
2.3.3 Apports des affluents
2.3.4 Concomittance des crues
2.3.5 Formes des hydrogrammes de crues
2.4 Actions anthropiques
2.4.1 Ouvrages fluviaux, ouvrages d'art et travaux
2.4.2 Extractions de granulats
2.4.3 Barrages
2.4.4 Centrales nucléaires
2.4.5 Conséquences des actions anthropiques
3 Sectorisation géomorphologique de la Loire moyenne
3.1 Applications des classifications existantes à la Loire moyenne
3.1.1 Classification basée sur la puissance fluviale
3.1.2 Application de la méthodologie de Rosgen
3.1.3 Limites des découpages existants de la Loire moyenne
3.2 Méthodologie de découpage en tronçons
3.2.1 Identification des unités géologiques
3.2.2 Analyse des lignes d'eau d'étiages
3.2.3 Prise en compte des points durs affectant la pente
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TABLE DES MATIÈRES
3.2.4 Analyse des formes fluviales
3.2.5 Variations des largeurs de bande active
3.2.6 Récapitulatif de la méthode de découpage
3.3 Caractérisation des tronçons
3.3.1 Paramètres géométriques
3.3.2 Paramètres sédimentaires
3.3.3 Paramètres hydrauliques
3.3.4 Synthèse des paramètres retenus pour l'étude de la Loire moyenne
3.4 Synthèse du chapitre
3.4.1 Spécificités du découpage de la Loire moyenne
4 Evolutions morphologiques de la Loire moyenne depuis le début du XX`eme siècle
3.4.2 Apport de la modélisation à la classification
4.1 Evolution des tronçons de la Loire moyenne
4.1.1 Evolutions des tronçons selon les unités géologiques
4.1.2 Evolutions des tronçons selon leurs limites
4.1.3 Influence des extractions sur les évolutions
4.2 Présentation et évolutions des sites de références
4.2.1 Site fortement anthropisé : Belleville
4.2.1.1 Présentation du site de Belleville
4.2.1.2 Evolutions du site de Belleville
4.2.2 Site à méandres : Guilly
4.2.2.1 Présentation du site de Guilly
4.2.2.2 Evolutions du site de Guilly
4.2.3 Site à chenaux multiples : Bréhémont
4.2.3.1 Présentation du site de Bréhémont
4.2.3.2 Evolutions du site de Bréhémont
4.3 Synthèse du chapitre
4.3.1 Avantages et limites de l'approche de classification
4.3.2 Evolutions observées sur la Loire moyenne
II Modélisation numérique hydro-sédimentaire
5 Approches de simplification et modèle d'évolution
5.1 Simplifications de la géométrie
5.1.1 Simplification de la géométrie en 2 × n points
5.1.2 Simplification de la géométrie en huit points
5.1.3 Optimisation du lissage
5.2 Simplifications des chroniques de débit
5.2.1 Approche par débits classés
5.2.2 Approche descriptive avec seuils
5.2.2.1 Simplification d'un hydrogramme de crue en cinq points
5.2.2.2 Définition d'un débit seuil d'étiage
5.2.2.3 Simplification d'une chronique existante
5.2.3.1 Approche 1 : conservation de la forme d'un hydrogramme de crue .
5.2.3.2 Approche 2 : conservation des volumes d'un hydrogramme de crue .
5.2.3.3 Comparaison des approches de simplification des hydrogrammes
5.2.3.4 Dérivations de chroniques prédictives
5.2.3.5 Estimations des hydrogrammes d'apports des affluents
5.2.4 Accélération de l'hydrogramme
5.3 Spécificités du modèle d'évolution du lit RubarBE
5.3.1 Distance de chargement
5.3.2 Calcul des contraintes locales et du seuil de mise en mouvement
5.3.3 Calcul de la capacité de transport solide
5.3.4 Prise en compte de la granulométrie étendue
5.3.5 Déformation des sections en travers
5.4 Modèle simplifié et bilan sédimentaire
5.5 Temps de calcul et estimation de la performance du modèle d'évolution
Temps de calcul
Estimation de la performance du modèle
5.6 Synthèse du chapitre
5.6.1 Approches de simplification de la géométrie retenues
5.6.2 Approches de simplification des chroniques de débits retenues
6 Application aux sites de références
6.1 Site anthropisé : Belleville
6.1.1 Calage du modèle hydraulique
6.1.2 Modèle d'évolution en géométrie réelle
6.1.2.1 Test sur la crue de 1996 : choix de la formule de transport
6.1.2.2 Test sur la crue de 1996 : choix de la distance de chargement
6.1.2.3 Modèle d'évolution " réel " (1996-1998)
Comparaison des profils en long
Evolutions des profils en travers
Comparaison des surfaces déposées ou érodées
Comparaison des volumes
Synthèse des simulations avec la géométrie réelle et la chronique réelle
6.1.3 Modèle d'évolution en géométrie simplifiée
6.1.3.1 Simplification de la géométrie
6.1.3.2 Tests hydrauliques sur les crues de 1996 et 2003
6.1.3.3 Modèle d'évolution en géométrie simplifiée (1996 - 1998)
Comparaison des profils en long
Evolution des profils en travers
Comparaison des volumes
Synthèse des simulations en géométrie simplifiée avec la chronique réelle
6.1.4 Modèle d'évolution avec les chroniques de débit simplifiées
6.1.4.1 Tests avec les débits classés (1996-1998)
6.1.4.2 Tests de l'approche de simplification descriptive avec seuils (1996-1998)
Tests sur la géométrie réelle
Tests sur la géométrie simplifiée
6.1.4.3 Tests d'une succession d'hydrogrammes synthétiques
6.1.4.4 Tests d'accélération de l'hydrogramme
6.1.5 Application du modèle simplifié avec les bilans sédimentaires
6.1.6 Synthèse des simulations effectuées sur le site de Belleville
6.2 Site à chenaux multiples : Bréhémont
6.2.1 Calage du modèle hydraulique
6.2.2 Modèle d'évolution " réel " (2000 - 2002)
Comparaison des profils en long
Evolutions des profils en travers
Comparaison des volumes
6.2.3 Modèle d'évolution en géométrie simplifiée
6.2.3.1 Simplification de la géométrie
6.2.3.2 Tests hydrauliques sur les crues de 2001 et 2003
6.2.3.3 Modèle d'évolution du lit en géométrie simplifiée (2000-2002)
6.2.4 Modèle d'évolution du lit avec la chronique de débits simplifiée (2000-2002)
6.2.4.1 Géométrie réelle et chronique simplifiée
6.2.4.2 Géométrie simplifiée et chronique simplifiée
6.2.5 Synthèse des simulations effectuées sur le site de Bréhémont
6.3 Site à méandres : Guilly
6.3.1 Calage du modèle hydraulique
6.3.2 Simplification de la géométrie
6.3.3 Modèle d'évolution du lit en géométrie simplifiée (1996-2008)
6.4 Synthèse du chapitre
6.4.1 Avantages et limites des différentes options de calcul
6.4.2 Apports et limites de la géométrie simplifiée
6.4.3 Apports et limites des chroniques de débits simplifiées
7 Application à la Loire moyenne
7.1 Calage du modèle hydraulique sur la géométrie réelle
7.2 Simplification de la géométrie
Modèle 1 : du Bec d'Allier à Gien
Modèle 2 : de Gien à Orléans
Modèle 3 : d'Orléans à la confluence avec le Cher
Modèle 4 : de la confluence avec le Cher à Montjean-sur-Loire
7.3 Simplification des chroniques de débits
7.3.1 Simplification de la chronique 1996-2006 avec l'approche descriptive à seuils .
7.3.2 Dérivation de chroniques prédictives
7.4 Modèle d'évolution du lit de la Loire moyenne
7.4.1 Application de la chronique 1996-2006 simplifiée
7.4.1.1 Applications sur les quatre sous-modèles
Evolutions entre le Bec d'Allier et Gien
Evolutions entre Gien et Orléans
Evolutions entre Orléans et la confluence avec le Cher
Evolutions entre la confluence avec le Cher et Montjean-sur-Loire
7.4.1.2 Comparaison du modèle global et des modèles sur Belleville et Guilly
Belleville
Guilly
7.4.2 Application des chroniques dérivées
7.4.3 Application du modèle simplifié Mobise
7.5 Synthèse des résultats du modèle d'évolution de la Loire moyenne
8 Conclusion générale et perspectives
8.1 Conclusion générale
Sectorisation de la Loire moyenne et description des tronçons homogènes
Evolutions morphologiques de la Loire moyenne
Approches de simplifications et modélisation hydro-sédimentaire
8.2 Perspectives
Bases de données
Méthodologie de sectorisation des cours d'eau
Modélisation hydro-sédimentaire
ANNEXES
A Données collectées
B Caractéristiques des tronçons
C Sites d'extraction
D Liste des seuils
E Temps de calcul
F Evolutions des tronçons
Bibliographie
Mot(s) clé(s) : sédiment