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Communication Dans Un Congrès Année : 2023

Numerical study of sediment transport and hydro-morphology of the Clain river using a hydro-sedimentary 2D numerical model for different scenarios

Etude numérique du transport sédimentaire et de l'hydro-morphologie de la rivière Le Clain en utilisant un modèle numérique 2D hydro-sédimentaire pour différents scénarios

Alaa Ghzayel
  • Fonction : co premier-auteur
  • PersonId : 1318472
Anthony Beaudoin
  • Fonction : co dernier-auteur
  • PersonId : 1306468
Sébastien Jarny
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1343302
  • IdRef : 108946169

Résumé

The water body of the river Le Clain has been classified in the lists 1 and 2 with respect of the article L.214-17 of the Environment Code, requiring compliance with the good ecological status of water bodies of transversal structures located there. The water body of the river Le Clain has been divided into 3 sections of « Restoration of Ecological Continuity ». The section n°3, crossing the urban community of Grand Poitiers, presents 8 transversal structures. As part owner of transversal structures, Grand Poitiers is responsible for their compliance. The definition of a strategy for modifying the transversal structures comes up against the difficulty of assessing the effects of modifications on the sediment transport. To assist Grand Poitiers in this reflection, A research is conducted by the department FTC of the Institute PPRIME to develop and calibrate a numerical model to simulate different scenarios and modifications of the transversal structures in order to understand their impact on the sediment transport and the ecological continuity within the water body. The numerical model will be calibrated by means of the toolbox OPENFOAM in 2 steps. The first step will consist in calibrating flow and transport models, that will be implemented in the numerical model by interpreting flow and transport tests performed in a hydro-sedimentary canal, moreover, measurements of flow velocity profiles using an electromagnetic velocimeter and an ADCP device is conducted. sediments size distribution based on sampling all along the river has also been conducted. In the second step, the numerical model HYDROSEDFOAM will be used to build a hydro-sedimentary model of transversal structures, in which the flow and transport models built in the previous step will be implemented. In addition, the 2D unsteady flow and sediment transport model in Hec-Ras v-6.3.1 will also be used to simulate the different scenarios of the transvers structures (weirs) on the Clain river to assess the ecological continuity of sediment transport as well as to compare the flow and hydro-morphological model with the calibrated model using the opensource model HydroSedFoam. The results of both models will be analyzed to assess the flow, the sediment transport and the morphological change within the river for different structures layout and flow rates. With HYDROSEDOFOAM and Hec-Ras, a study is performed for Grand Poitiers on the transversal structures « Moulin des Cours et Scierie de Tison ». This weir is located on the Tison site which was redesigned between 2017 and 2018 during a landscape restoration, and the second site is the weir of Saint Benoit, 8 km to the south of Tison. The future modifications of the transversal structure will be numerically studied to give a discrete conclusion on the ecological continuity state of the Clain river.
La masse d'eau du Clain a été classée dans les listes 1 et 2 au regard de l'article L.214-17 du Code de l'Environnement, imposant le respect du bon état écologique des masses d'eau des ouvrages transversaux qui s'y trouvent. La masse d'eau du Clain a été divisée en 3 tronçons de " Restauration de la continuité écologique ". Le tronçon n°3, traversant la communauté urbaine de Grand Poitiers, présente 8 ouvrages transversaux. En tant que copropriétaire des ouvrages transversaux, Grand Poitiers est responsable de leur mise en conformité. La définition d'une stratégie de modification des ouvrages transversaux se heurte à la difficulté d'évaluer les effets des modifications sur le transport sédimentaire. Pour aider Grand Poitiers dans cette réflexion, une recherche est menée par le département FTC de l'Institut PPRIME pour développer et calibrer un modèle numérique permettant de simuler différents scénarios et modifications des ouvrages transversaux afin de comprendre leur impact sur le transport sédimentaire et la continuité écologique au sein du plan d'eau. Le modèle numérique sera calibré à l'aide de la boîte à outils OPENFOAM en deux étapes. La première étape consistera à calibrer les modèles d'écoulement et de transport, qui seront implémentés dans le modèle numérique en interprétant les tests d'écoulement et de transport réalisés dans un canal hydro-sédimentaire, en outre, des mesures des profils de vitesse d'écoulement à l'aide d'un vélocimètre électromagnétique et d'un dispositif ADCP sont effectuées. la distribution de la taille des sédiments basée sur l'échantillonnage tout au long de la rivière a également été effectuée. Dans la deuxième étape, le modèle numérique HYDROSEDFOAM sera utilisé pour construire un modèle hydro-sédimentaire de structures transversales, dans lequel les modèles d'écoulement et de transport construits dans l'étape précédente seront mis en œuvre. En outre, le modèle d'écoulement et de transport de sédiments 2D instable de Hec-Ras v-6.3.1 sera également utilisé pour simuler les différents scénarios des structures transversales (déversoirs) sur la rivière Clain afin d'évaluer la continuité écologique du transport de sédiments ainsi que pour comparer le modèle d'écoulement et d'hydro-morphologie avec le modèle calibré en utilisant le modèle opensource HydroSedFoam. Les résultats des deux modèles seront analysés afin d'évaluer le débit, le transport de sédiments et les changements morphologiques au sein de la rivière pour différentes dispositions de structures et de débits. Avec HYDROSEDOFOAM et Hec-Ras, une étude est réalisée pour Grand Poitiers sur les ouvrages transversaux " Moulin des Cours et Scierie de Tison ". Ce seuil est situé sur le site de Tison qui a été réaménagé entre 2017 et 2018 lors d'une restauration paysagère, et le second site est le seuil de Saint Benoit, à 8 km au sud de Tison. Les futures modifications de l'ouvrage transversal seront étudiées numériquement pour donner une conclusion discrète sur l'état de continuité écologique du Clain.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

hal-04316122 , version 1 (30-11-2023)

Identifiants

  • HAL Id : hal-04316122 , version 1

Citer

Alaa Ghzayel, Anthony Beaudoin, Sébastien Jarny. Numerical study of sediment transport and hydro-morphology of the Clain river using a hydro-sedimentary 2D numerical model for different scenarios. 15° International Symposium on River Sedimentation, ISRS, Sep 2023, Florence, Italy. ⟨hal-04316122⟩
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