Centre documentaire

Modèle 3D HydroSédimentaire et de Qualité des eaux de l’Estuaire de la Loire (HySQEL)

DOC1a : Construction, calage et validation du modèle global 3D hydrosédimentaire et d’oxygène dissous – Rapport final de Phase 1
DOC1b : Annexe 1 – Vues générales maillage/bathymétrie
DOC1c : Annexe 2 – Résultats du calage hydrodynamique
DOC1d : Annexe 3 – Résultats de la validation hydrodynamique
DOC1e : Annexe 4 – Calage et validation salinité
DOC1f : Annexe 5 – Calage et validation houle
DOC1g : Annexe 6 – Calage et validation de la dynamique en salinité, MES et crème de vase sur l’année hydrologique 2018-2019
DOC1h : Annexe 7 – Calage et validation du modèle d’oxygène dissous sur l’été 2019
DOC2 : Construction, calage et validation du modèle raffiné estuaire externe
DOC3 : Construction et calage du modèle 3d hydrosédimentaire local de stabilité du site de clapages de la Lambarde
DOC4 : Exploitation du modèle global – modélisations hydrosédimentaires sur 2 mois d’étiage (2019)
DOC5 : Exploitation du modèle global – modélisations de l’oxygène dissous sur 3 à 4 mois d’étiage (2018)
DOC6 : Exploitation du modèle local du site de la Lambarde- modélisations hydrosédimentaires de la stabilité du dépôt sur 13 ans (2021-2034)

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DOC1a : Construction, calage et validation du modèle global 3D hydrosédimentaire et d’oxygène dissous – Rapport final de Phase 1
Sommaire :
Synthèse et conclusions
1. Construction
1.1. MNT – modèle numérique de terrain
1.1.1. Synthèse des données topographiques disponibles
1.1.2. Choix des données pour la construction du MNT
1.1.3. Détails du traitement des données
1.1.3.1. Traitement des données sur la zone amont
1.1.3.2. Traitement des données sur la zone aval
1.1.3.3. Traitement des données sur l’estuaire externe
1.1.4. Présentation du MNT finalisé
1.2. Maillage
1.2.1. Définition de l’emprise du modèle
1.2.1.1. Emprise globale
1.2.1.2. Emprise latérale
1.2.2. Méthode et critères de maillage
1.2.2.1. Méthode pour le maillage horizontal
1.2.2.2. Méthode pour le maillage vertical
1.2.3. Validation du maillage
2. Forçages pour l’hydrodynamique
2.1. Marée astronomique
2.2. Forçages météorologiques
2.2.1. Pression-niveau-moyen
2.2.2. Vent
2.3. Débit liquide
3. Calage hydrodynamique
3.1. Mise en place des zones de frottement
3.1.1. Frottement considéré dans l’hypothèse de fonds sans crème de vase
3.1.1.1. Frottement longitudinal
3.1.1.2. Frottement sur les zones submersibles
3.1.2. Prise en compte de la crème de vase
3.1.2.1. Emprise latérale
3.1.2.2. Emprise longitudinale
3.2. Méthode de quantification du calage
3.3. Calibration hydrodynamique sur des périodes À débits quasiconstants
3.3.1. Débit à 4000 m3/s
3.3.2. Débit à 2500 m3/s
3.3.3. Débit à 850 m3/s
3.3.4. Débit à 400 m3/s
3.3.5. Débit à 200 m3/s
3.3.6. Débit à 150 m3/s
3.4. Récapitulatif des frottements longitudinaux obtenus après calibration
4. Validation hydrodynamique
4.1. Débits inférieurs À 130 m3/s
4.2. Débits de 150 m3/s à 500 m3/s
4.3. Débits de 500 m3/s à 4000 m3/s
5. Calage et validation en salinité (sans MES)
5.1. Les processus
5.2. Modèle de turbulence vertical 1D de longueur de mélange multicouches
5.3. Mise en pratique du modèle de turbulence multicouches
5.4. Méthode de calibration pour la salinité
5.5. Calibration en salinité – campagne d’octobre 2000
5.6. Validation en salinité – campagne de Janvier 2004 (crue)
5.7. Validation en salinité – juillet À octobre 2019 (Étiage sévère)
5.8. Validation en salinité sur les profils hydrologiques en septembre 2019
6. Propagation et génération de la houle
6.1. Les forçages
6.2. Calibration et validation du modèle de houle
7. MES et crème de vase (rapport basé sur le calcul n°105)
7.9.1. Description générale et comparaison à la connaissance
8. Représentation de la température de l’eau pour le modèle d’oxygène dissous
8.1. Approche méthodologique
8.2. Données disponibles
8.3. Ajustement des paramètres
9. Lumière disponible dans la colonne d’eau pour le modèle d’oxygène dissous
9.1. Rayonnement solaire incident
9.2. Atténuation de la lumière dans la colonne d’eau
10. Modèle d’oxygène dissous
10.1. Description générale
10.1.1. Schéma de principe
10.1.2. Matière organique disponible
10.1.3. Matière organique d’origine phytoplanctonique
10.1.4. Consommation d’oxygène dissous lié à la dégradation de la DBO5
10.1.5. Reminéralisation de la matière organique particulaire azotée
10.1.6. Loi de réaération/dégazage
10.1.7. Nitrification
10.1.8. Production primaire et mortalité du phytoplancton
10.1.9. Synthèse
10.2. Conditions initiales
10.3. Conditions aux limites
10.3.1. Apports anthropiques à l’estuaire
10.3.2. Apports de la Loire amont et des affluents latéraux
10.3.3. Conditions au large
10.3.4. Synthèse des conditions aux limites
10.4. Comparaison modèle/mesure
10.4.1. Estuaire interne : comparaison aux mesures haute-fréquence du réseau SYVEL
10.4.2. Estuaire interne : comparaison aux mesures basse-fréquence DDTM44/Dpt44/NAIADES
10.4.3. Comparaison aux mesures des profils hydrologiques (campagne GIP LE)
10.5. Dynamique estuarienne
10.6. Mise en perspective par rapport aux autres modèles d’oxygène dissous en estuaire
Références
Annexes

DOC1b : Annexe 1 – Vues générales maillage/bathymétrie
8 cartes avec maillage et bathymétrie projetée, depuis l’estuaire externe jusqu’à Ancenis

DOC1c : Annexe 2 – Résultats du calage hydrodynamique
55 figures graphiques
DOC1d : Annexe 3 – Résultats de la validation hydrodynamique
-Période d’étiage été 2019
-Printemps 2011
-Période de crue hiver 2021

DOC1e : Annexe 4 – Calage et validation salinité
Campagne d’octobre 2000 – débit de 300 à 1000 m 3 /s :
– Mouillage de Montoir
– Mouillage de Bilho (chenal secondaire)
– Mouillage de Cordemais
Campagne de janvier 2004 – débit de 4700 à 2400 m 3 /s :
-Mouillage de Mindin
– Mouillage de Montoir
– Mouillage de Bilho (chenal secondaire)
Etiage sévère 2019 – débit <150m 3 /s : -Station de Donges -Station de Paimboeuf -Station de Cordemais -Station Le Pellerin -Station de Trentemoult -Station de Bellevue Comparaison aux profils hydrographiques Septembre 2019 DOC1f : Annexe 5 - Calage et validation houle Campagnes de la Lambarde et du Chatelier DOC1g : Annexe 6 - Calage et validation de la dynamique en salinité, MES et crème de vase sur l'année hydrologique 2018-2019 - Estuaire interne : Dynamique haline - Estuaire interne : Comparaison aux mesures SYVEL de salinité à Donges - Estuaire interne : Comparaison aux mesures SYVEL de salinité à Paimboeuf et Cordemais - Estuaire interne : Comparaison aux mesures SYVEL de salinité à Le Pellerin et Trentemoult - Estuaire interne : Comparaison aux mesures SYVEL de salinité à Bellevue et Mauves - Estuaire externe : Comparaison aux mesures Chatelier en salinité - Estuaire externe : Comparaison aux mesures Lambarde en salinité - Estuaire interne : Dynamique de la MES - Dynamique de la crème de vase - Epaisseur de la crème de vase liquide (40 à 100g/l) - Dynamique de la crème de vase - Epaisseur de la crème de vase stricto sensus (100 à 300g/l) - Dynamique de la crème de vase - Epaisseur de la crème de vase consolidée (300 à 375 g/l) - Estuaire interne : Comparaison aux mesures SYVEL de MES - Estuaire externe : Comparaison aux mesures Lambarde et Chatelier en MES - Comparaison aux profils hydrographiques Septembre 2019 DOC1h : Annexe 7 - Calage et validation du modèle d'oxygène dissous sur l'été 2019 - Estuaire interne : Comparaison aux mesures SYVEL d'oxygène dissous - Estuaire interne : Comparaison aux mesures NAIADES - Estuaire externe : Comparaison aux mesures été 2019 - Estuaire externe : Eté 2019 - Dynamique de l'oxygène dissous en surface - Estuaire externe : Eté 2019 - Dynamique de la chlorophylle a et de l'ammonium en surface - Comparaison aux profils hydrographiques Septembre 2019 DOC2 : Construction, calage et validation du modèle raffiné estuaire externe Tranche ferme Phase 1 Sommaire : Synthèse et conclusions 1. Méthodologie 1.1. Objectifs du modèle 1.2. Année représentative choisie 2. Construction du modèle 2.1. Emprise 2.2. Maillage 2.3. Bathymétrie 3. Processus 4. Forçages 4.1. Forçages hydro-météorologiques 4.2. Forçages anthropiques 4.2.1. Clapages 4.2.2. Dragages par dam 4.2.2.1. Principe de dragage automatisé déjà testé en 2012 4.2.2.2. Principe de dragage semi-automatisé retenu 5. Initialisation sédimentaire 5.1. Initialisation des fonds sableux dans les zones de dragage 5.2. Initialisation en vase 6. Résultats du modèle 6.1. Dragages par dam en sections 1 à 6 6.2. Dynamique haline, mes et crème de vase Références Annexes DOC3 : Construction et calage du modèle 3d hydrosédimentaire local de stabilité du site de clapages de la Lambarde Tranche ferme Phase 1 Sommaire : Synthèse et conclusions 1. Construction 1.1. Emprise 1.2. Modèle numérique de terrain - MNT 1.3. Maillage 1.4. Forçages 1.4.1. Forçage hydrodynamique 1.4.2. La houle 1.4.3. Le remplissage sédimentaire 1.4.4. Clapages 1.4.4.1. Données 1.4.4.2. Sous-zones de clapages 1.4.4.3. Modélisation d'un clapage 2. Calage 2.1. Volume en place 2.1.1. Objectifs 2.1.2. Données de calage 2.1.3. Résultats du calage 2.2. Vérification des cotes moyennes par sous-zone 2.2.1. Objectifs 2.2.2. Résultats 2.3. Cartes d'évolutions Références Annexes DOC4 : Exploitation du modèle global - modélisations hydrosédimentaires sur 2 mois d'étiage (2019) Tranche ferme Phase 2 Synthèse et conclusions 1. Méthodologie 1.1. Objectifs 1.2. Conditions hydro-météorologiques simulées 1.2.1. Forçages à l'amont du modèle 1.2.2. Forçages hydro-météorologiques 1.3. Conditions initiales 1.4. Relation MES/NFU 2. Résultats 2.1. Période réelle - débit variable 2019 2.1.1. Niveaux d'eau à Mauves-sur-Loire 2.1.2. Analyse de la turbidité 2.1.2.1. Turbidité à Mauves-sur-Loire 2.1.2.2. Turbidité à Bellevue 2.1.2.3. Turbidité à Thouaré/Saint-Julien 2.2. Débit amont constant : 110 m3/s 2.2.1. Niveaux d'eau à Mauves-sur-Loire 2.2.2. Évolution spatiale et temporelle du bouchon vaseux 2.2.3. Analyse de la turbidité 2.2.3.1. Turbidité à Mauves-sur-Loire 2.2.3.2. Turbidité à Bellevue 2.2.3.3. Turbidité à Thouaré/Saint-Julien 2.3. Débit amont constant : 90 m3/s 2.3.1. Niveaux d'eau à Mauves-sur-Loire 2.3.2. Évolution spatiale et temporelle du bouchon vaseux 2.3.3. Analyse de la turbidité 2.3.3.1. Turbidité à Mauves-sur-Loire 2.3.3.2. Turbidité à Bellevue 2.3.3.3. Turbidité à Thouaré/Saint-Julien 2.4. Débit amont constant: 80 m3/s 2.4.1. Niveaux d'eau à Mauves-sur-Loire 2.4.2. Évolution spatiale et temporelle du bouchon vaseux 2.4.3. Analyse de la turbidité 2.4.3.1. Turbidité à Mauves-sur-Loire 2.4.3.2. Turbidité à Bellevue 2.4.3.3. Turbidité à Thouaré/Saint-Julien 2.5. Récapitulatif des résultats DOC5 : Exploitation du modèle global - modélisations de l'oxygène dissous sur 3 à 4 mois d'étiage (2018) Rapport de Phase 2 Sommaire : Synthèse et conclusions 1. Méthodologie 1.1. Objectifs 1.2. Périodes considérées 1.3. Conditions initiales 1.4. Forçage hydrométéorologique et conditions aux limites 1.5. Température de l'eau 1.6. Modélisation des dragages PAR DAS et DIE 1.6.1. Position horizontale du point de rejet 1.6.2. Position et étendue de la zone de dragage correspondante 1.6.3. Position verticale du point de rejet dans la colonne d'eau 1.6.3.1. Rejet par DIE 1.6.3.2. Rejet par DAS 1.6.4. Débit solide de la masse de vase rejetée 1.6.5. Dates et heures de début et durée d'activité d'une opération de dragage 2. Résultats hydrosédimentaires - bilan de masse 2.1. Calcul de référence (sans dragage) 2.1.1. Estuaire dans sa globalité : sections 1 à 12 et amont 2.1.2. Répartition par section dans l'estuaire 2.2. Impact des dragages sur la MES 2.2.1. Estuaire dans sa globalité 2.2.2. Répartition entre sections dans l'estuaire 2.3. Analyse quantitative de l'impact 3. Impact des dragages sur l'oxygénation et la MES 3.1. Evolution temporelle aux stations SYVEL 3.2. Temps de dépassement en oxygène dissous 3.3. Cartographie de la concentration en oxygène dissous Références Annexes DOC6 : Exploitation du modèle local du site de la Lambarde- modélisations hydrosédimentaires de la stabilité du dépôt sur 13 ans (2021-2034) Rapport de Phase 2 Sommaire : Synthèse et conclusions 1. Méthodologie et mise en place 1.1. Objectifs 1.2. Stratégie de clapage 1.3. Forçages et conditions initiales pour l'exploitation 1.3.1. Conditions initiales 1.3.2. Forçages hydro-météorologiques 1.3.3. Forçages des clapages 2. Résultats de l'exploitation 2.1. Évolution de la stabilité du site 2.2. Évolutions bathymétriques Références