Impacts morphologiques des aménagements hydroélectriques à l'échelle du bassin versant

Ce travail s'intéresse aux altérations des systèmes fluviaux et à leur modélisation à une échelle de temps intermédiaire, de l'ordre de quelques décennies, et à l'échelle spatiale de bassins versants étendus et complexes. Une revue de la littérature montre que cette question reste principale chez les géomorphologues. Elle permet de dégager les constantes des différents modèles conceptuels qui ont été développés et en particulier i) la dépendance aux conditions hydrologiques et aux conditions d'alimentation solide, ii) la réaction du système pour s'adapter en cas d'altération de ces conditions, et iii) la propagation de ces perturbations avec une atténuation progressive vers l'aval du bassin versant. Nous avons choisi d'étudier plus particulièrement les perturbations introduites par les aménagements hydroélectriques à l'échelle du bassin versant en développant un modèle conceptuel, basée sur une description volontairement limitée des altérations hydrologiques et d'alimentation solide, et sur la connaissance experte pour la prédiction de l'évolution de la morphologie des rivières alluviales. L'objectif est la détermination des trajectoires d'évolution de variables représentatives de la morphologie de la rivière qui les font évoluer d'un état d'équilibre dynamique à un autre. Nous avons testé ce modèle sur une représentation du bassin versant de l'Isère à l'amont de Grenoble (5818 km2) en intégrant une description du schéma complexe d'aménagements hydroélectriques construits dans la deuxième moitié du XXème siècle. La modélisation donne des résultats cohérents avec les observations du système mais qui sont limitées par les hypothèses fortes d'un équilibre initial du système fluvial et de l'unicité de l'origine des perturbations. En dernière partie, nous ébauché le développement d'un modèle numérique simplifié destiné à prendre en compte la période de transition entre les états d'équilibre dynamique. Ce modèle permet d'évaluer la durée de la période transitoire d'un tronçon de rivière et de valider l'utilisation du concept de débit morphogène qui est fait dans le modèle conceptuel des équilibres dynamiques. Ce modèle permet de simuler la superposition d'altérations mais, dans l'état actuel, il ne permet pas de modéliser la cinétique de la propagation des altérations amont vers l'aval du bassin versant. Mots-clés : morphologie fluviale, bassin versant, régime hydrologique, apports sédimentaires, aménagements hydroélectriques, trajectoires de ajustements, cinétique de évolution du lit.Abstract This work focuses on the geomorphological dynamics of a river system and the modelling of these changes over a medium time scale (the order of a few decades) and a large watersheds spatial scale (the order of 5000 km2). A literature review shows that this subject is one of the main issues in fluvial geomorphology today. It reveals the constants of different conceptual models that have been developed and in particular i) the dependence of geomorphological dynamics on hydrological flow regime and sediment supply conditions, ii) the ability of the system to adapt, in case of alteration in hydrological flow regime and sediment supply, and iii) the spread of these disturbances with the gradual attenuation of the effect of alteration downstream. In particular, we chose to study the effect of disturbances introduced by hydroelectric structures on the river morphology at the watershed scale by developing a conceptual river morphology model. The model outline was based on a, deliberately limited, description of hydrological regime and -sediment supply alterations, and on expert knowledge to predict the morphological evolution in alluvial rivers. The objective of this work was to determine the direction of evolution trajectories of the river morphology, trough representative variables that evolve from one dynamic equilibrium state to another. We tested the model on a representation of the Isère watershed, upstream of Grenoble, France (5818 km2), incorporating a description of the complex pattern of hydropower structures, built during the second half of the XXth century. The modelled changes in river morphology give results that are consistent with the observations. However, the model is limited by two strong assumptions: i) the initial equilibrium of the system and ii) the synchronisation of the disturbances. In the final section, we described the development of a simplified numerical model which aims to take into account the transient period between the dynamic equilibrium states. This model is used to evaluate the duration of the relaxation period for a river reach and validate the use of the channel-forming discharge concept that was used in the conceptual model. The model simulates the overlay of the disturbances, but in the current state it is not capable of modelling the kinetic propagation of the disturbances downstream into the watershed. fluvial morphology, watershed, hydrological flow regime, sediment supply, hydropower structuresSAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Mean Velocity Predictions in Vegetated Flows

Vegetation plays an important role in influencing the hydrodynamic behavior, ecological equilibrium and environmental characteristics of water bodies. Several previous models have been developed, to predict hydraulic conditions in vegetated rivers, but only few are actually used in practice. In This paper six analytic model derived for submerged vegetation are compared and evaluate: Klopstra et al. (1997); Stone and Shen (2002); Van velzen (2003); Baptist et al. (2007); Huthoff et al. (2007) and Yang and Choi (2010). The evaluation of the flow formulas is based on the comparison with experimental data from literature using the criteria of deviation. Most descriptors show a good performance for predicting the mean velocity for rigid vegetation. However, the flow formulas proposed by Klopstra et al. (1997) and Huthoff et al. (2007) show the best fit to experimental data. Only for experiments with law density, these models indicate an underestimation. Velocity predicted for flexible vegetation by the six models is less accurate than the prediction in the case of rigid vegetation

Increasing river flows in the Sahel ?

Despite the drought observed since 1968 in most of the West African Sahel, runoff and rivers discharges have been increasing in the same region. This trend is related with land use change rather than climate change. This paper aims to describe the regional extension of such a phenomenon and to demonstrate that the increase in runoff is observed from the point scale up to the regional scale. It highlights the opposition of functioning between a Sahelian zone, where the Sahel’s paradox applies, and the Sudanian and Guinean areas, where runoff has been logically decreasing with the rainfall. The current trend is evidenced using experimental runoff plots and discharge data from the local to the regional scales

Mesurer, comprendre et surveiller la rivière

NB: Pour ce nouveau billet de la série "Enquêtes dans la vallée du Vénéon: son & rapports à l'environnement", nous accueillons Philippe Belleudy, hydrologue au LTHE, professeur des Universités à l'UJF Mais pourquoi sont-ils tous venus écouter la chanson du Vénéon ? À l’origine de cette histoire il y a les ingénieurs, ceux qui enferment la rivière entre des digues, ceux qui prennent les graviers dans son lit pour construire nos maisons, ceux qui détournent son eau pour lui faire produire notre..

Caractérisation des coefficients de transfert de chaleur et de masse d'un mortier de béton et d'un sol

L'humidité dans les murs aggrave les pertes thermiques dans les bâtiments. La présence d'eau est due soit à des remontées capillaires du sol soit à une infiltration de façade en présence d'une pluie battante.Nous tentons dans ce travail une application aux matériaux de construction des méthodes classiques développées pour l'étude des sols. C'est-à-dire une validation des hypothèses et une adaptation des moyens de mesure dans une autre gamme de matériaux a priori plus compacts, de porosité plus faible et plus fine. L'étude sera menée sur un matériau type, a priori bien défini par des normes et facilement reproductible, homogène macroscopiquement, c'est-à-dire au delà d'un volume représentatif relativement faible. Elle portera sur un mortier de ciment. Celui-ci est en effet présent dans un béton où il enrobe les gros granulats; d'autre part, son utilisation est envisagée dans l'isolation thermique des parois sous forme de crépi extérieur ou au sein de revêtements multicouches plus complexes, en particulier dans la rénovation de bâtiments anciens. Dans la définition d'un éventail de moyens de mesure adaptés à ce genre de matériaux, nous serons amenés à présenter la mise au point d'un appareil original de mesure des propriétés conductrices, son application dans divers milieux poreux et son développement vers une nouvelle méthode de mesure de la teneur en eauPas de résum

Relations végétation-écoulement-transport solide dans le lit des rivières (étude de l'Isère dans le Grésivaudan)

GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Modélisation numérique à l'échelle locale des evolutions morphologiques sur un site complexe en Loire : validation et exploitation

La modélisation de l'évolution morphologique du lit à court terme (pendant des crues) et à plus long terme (quelques années) a été effectuée sur le site du Fresne-sur-Loire avec les outils du système TELEMAC qui résolvent les équations de Saint-Venant bidimensionnelles et calculent le transport solide et l'évolution du lit résultante sur un maillage représentant la topographie du site. La comparaison des résultats aux measures est très satisfaisante. Des enseignements précieux sont apportés sur l'utilisation de ce type d'outils

Critical Shear Stress of Bimodal Sediment in Sand-Gravel Rivers

International audienceA new model for the critical shear stress and the transport of graded sediment is presented. The model is based on the size distribution of the bed surface and can be used to compute sediment transport rates in numerical simulations with an active layer model. This model makes a distinction between unimodal and bimodal sediments. It is assumed that all size fractions of unimodal sediments have the same critical shear stress while there is selective transport for the gravel fractions of bimodal sediments. A recently published laboratory transport data set is used to calibrate our model