Amélioration du fonctionnement hydro-sédimentaire de l’estuaire de la Loire : leviers d’intervention et modélisation hydro-sédimentaire tridimensionnelle

Restoration master plan for improving hydro-sedimentological processes in the Loire Estuary : the actions and the three-dimensional hydro-sedimentological modelling tool

¹ Groupement d’Intérêt Public Loire Estuaire 22 rue de la Tour d’Auvergne, 44200 Nantes, France
email : pierre.bona@loire-estuaire.org
² SOGREAH. 6, rue de Lorraine 38130 Echirolles.
email : regis.walther@sogreah.fr

Résumé

Durant les deux derniers siècles, l’estuaire de la Loire a connu des aménagements majeurs pour maintenir sa navigabilité. Les travaux réalisés ont fortement perturbé le fonctionnement hydro-sédimentaire de l’estuaire, ce qui n’est pas sans poser problème pour les différents usages du fleuve. Ce constat a conduit les acteurs estuariens à engager dans les années 90 un programme ambitieux d’études et de suivi du fleuve, piloté par le GIP Loire Estuaire, pour à la fois progresser dans la connaissance du système estuarien et rechercher des scénarios de restauration.

Aujourd’hui, ce programme a abouti à la conclusion qu’il est possible d’agir sur la dynamique hydro-sédimentaire de l’estuaire pour un meilleur exercice des usages, sous la forme d’un scénario de restauration basé sur une modification de la morphologie de l’estuaire.

Les deux leviers proposés à ce jour dans ce scénario visent à diminuer les mécanismes de piégeage de sédiments dans l’estuaire interne tout en restaurant des fonctions écologiques majeures de l’estuaire : création de vasières latérales dans la partie aval de l’estuaire et diminution des surprofondeurs présentes actuellement dans le chenal de navigation.

Le GIP Loire Estuaire travaille aujourd’hui sur la mise au point du scénario de restauration global de l’estuaire et d’une expérimentation, en s’appuyant sur une démarche d’étude et de concertation importante, et notamment l’utilisation d’un modèle hydro-sédimentaire tridimensionnel de l’estuaire, dont la construction et l’exploitation ont été confiés à SOGREAH. Ce modèle d’ensemble, construit à l’aide du système de modélisation TELEMAC-3D développé par EDF-R&D;, est décrit ici en détaillant plus particulièrement les tests effectués sur différents modèles de turbulence verticale qui jouent un rôle crucial dans la simulation des stratifications haline et turbide observées dans l’estuaire.

Abstract

For the past two centuries, the Loire estuary has been through a series of major public works to maintain safe shipping conditions. However this has resulted in an alteration of the hydro-sedimentological processes in the estuary, with a negative impact on the various users of the Loire. As a result, the main estuary stake holders have decided to initiate in the 1990s an ambitious study and monitoring programme, managed by the GIP Loire Estuaire, to improve the understanding of the estuarine processes and identify possible restoration schemes.

The programme has shown that it is possible to restore the hydro-sedimentological processes in the Loire by modifying the estuary morphology, while providing better conditions for its users.

Today the proposed restoration scheme is based on two main actions : the recreation of mudflats along the downstream part of the estuary and the filling up of deep sections in the navigation channel. Both will reduce the tendency for the Loire to trap fine sediments in its internal estuary while restoring key ecological functions.

The GIP Loire Estuary is now working on the development of a small scale restoration pilot project and of a global restoration scheme for the estuary, using a multi-disciplinary study programme, including the use of a three-dimensional hydro-sedimentary model of the estuary, developed by SOGREAH. This large scale model, built with the assistance of the TELEMAC-3D modelling system developed by EDF-R&D;, is described in this article with a specific focus on the tests carried out on different vertical turbulence models, which play a crucial role in the simulation of the haline and turbidity stratifications observed in the estuary.