Estimation des flux de matières en suspension lors des chasses hydrauliques de l’Arc de 2006 à 2011

Assessment of suspended sediment fluxes during Arc flushing flows, 2006-2011

¹ EDF – R&D – LNHE – 6 quai Watier, 78401 Chatou Cedex France
e-mail : germain.antoine@edf.fr magali.jodeau@edf.fr
² Irstea – UR HH – 5 rue de la Doua, CS70077 69626 Villeurbanne Cedex
e-mail : benoit.camenen@irstea.fr
³ Université Grenoble Alpes, CNRS, IRD, LTHE, F-38000 Grenoble France
e-mail : michel.esteves@ird.fr
⁴ Université Grenoble Alpes, CNRS, IRD, LTHE, F-38000 Grenoble, France
e-mail : julien.nemery@grenoble-inp.fr
⁵ EDF –DTG – 21, avenue de l’Europe B.P.41 38040 Grenoble Cedex 09
e-mail : francois.lauters@edf.fr

Résumé

En rivière aménagée de montagne, l’optimisation du fonctionnement des ouvrages hydro‑éléctriques et de leur impact sur le cours d’eau passe par une meilleure compréhension des flux de matières en suspension (MES). Sur l’Arc en Maurienne, des chasses hydrauliques des trois principales retenues EDF sont réalisées tous les ans. Durant ces épisodes de chasse, les sédiments accumulés dans les retenues sont érodés et transportés en aval des ouvrages. Pour étudier la dynamique de ce transport, 5 campagnes de mesures ont été réalisées pendant les chasses de juin 2006, 2007, 2009, 2010 et 2011. Des mesures de débits et de concentrations en MES ont été réalisées en plusieurs sites de mesures entre le barrage de Saint‑Martin‑La‑Porte et la ville de Grenoble. Pour compléter ces données, un modèle hydraulique 1D a été réalisé (code MASCARET) sur l’ensemble du domaine d’étude, pour chacune des chasses. En 14 sites de mesures, des flux massiques de MES ont ainsi été calculés pour ces chasses hydrauliques. Un modèle de propagation de l’incertitude est proposé pour prendre en compte les principales sources d’erreur intervenant dans le calcul du flux global : méthode de mesure, modélisation hydraulique et hétérogénéité de la concentration en MES dans une section en travers. Il apparaît que la dynamique d’échange de MES avec le lit de la rivière et la quantité de sédiments remobilisés des retenues peuvent être très différents d’une année à l’autre, et les valeurs d’incertitude confirment les tendances globales de flux observées le long du système Arc‑Isère. Néanmoins, les bilans de masses d’un site à l’autre apparaissent plus délicats à interpréter.

Abstract

Dam flushing is conducted regularly on the Arc River (Northern French Alps) to remove sediments from dam reservoirs. This paper presents the analysis of five field campaigns carried out during dam flushing events in the upper Arc River basin (in June 2006, 2007, 2009, 2010 and 2011). Measurements of suspended sediment concentrations (SSC) and discharges were performed at several sampling sites along the river channel. To complete the discharge data set, a 1D numerical hydraulic model, MASCARET, was calibrated and used to estimate the instantaneous discharge at any position along the river system. Following the temporal integration of the instantaneous suspended sediment fluxes, a spatial distribution of the suspended load along the Arc and Isère Rivers was obtained. The classical error propagation method was used to quantify errors resulting from the method employed to estimate the integrated fluxes, by taking into account the relative errors introduced by both the measurements and the model. It appears that the response of the river’s sediment transport differs from one year to another. The quantity of fine sediments removed from the reservoirs varied from 10,000 tons in 2007 to 40,000 tons in 2006. Over the 120 kilometers of river network, the suspended load could either increase significantly (30,000 tons in 2007) or else remain exactly the same (in 2009 and 2011). The mean relative standard deviation on the integrated fluxes is equal to 11 %. Taking into account these uncertainty values, it appears that the global tendencies are significant, but the local mass balances are more difficult to interpret.