K le in kem s RD
Figure 4.15 Contraintes moyennes sur le setion en travers simulées pour un débit de
3 020
m3
/s etreprésentantl'eetdelavégétation(
τ v
)eteluidelagéométrieetdessédiments(τ g
)lelongduVieux-Rhinpour lestrois géométries
1950
,1990
et2008
. Le début des bouhons hydrauliques est repéré par un trait rougevertialetlabarred'Isteinparletraitbleu.Lesrampesetpontssontloalisésaveuntraitnoiretlessetionsaratéristiquespourétudierlesévolutionsdeshamps d'épisselonSpäthet al.(1997,2003,2008)
sontindiquéesenmagenta
Selon la Figure 4.15, les valeurs de
τ moy,v
semblent plus homogènes pour les simulations de2009
que pour elles de1990
et1950
.En eet,pour es deuxdernières, l'évolutiondeτ moy,v
surlelinéaireressembleplusàdesdentsdesie.Onendéduitalorsquelavégétationen
2009
estprésentede façon quasi homogène sur tout le linéaire, et seuls les aménagements tels que les rampes ne
sont pas végétalisés. Cettehypothèse de végétation homogène sur lelinéaire, déduite desrésultats
numériques, est en aord ave les résultats d'Arnaud (2012) surla proportion de haque type de
végétation par PKlelongdu Vieux-Rhin.
4.3.5 Évolution de la dynamique des lits majeur et mineur hydrauliques
Lorsque la végétation est prise en ompte dans le modèle numérique, alors la rugosité du lit
majeur hydraulique est augmentée et ela induit une augmentation du rayon hydraulique et une
diminutiondelavitessed'éoulement.SelonleTableau4.8larépartitiondudébitestaussimodiée:
laprise en ompte delavégétationaugmenteledébit danslelit mineurhydraulique.
LmH LMH
Ave végétation
87
%13
%Sansvégétation
80
%20
%TABLEAU 4.8 Proportion des débits simulés distribués entre le lit mineurhydraulique (LmH) et le lit
majeur hydraulique (LMH) lorsque levégétation est prise oupas en ompte. La simulation sebase sur la
géométriede
2009
etundébitpermanentde3 020
m3
/sPour estimer l'eet de la végétalisation sur la morphologie du lit, les ontraintes eaes (f.
setion2.3.2)sontaluléesdanslelitmineurhydraulique
τ ef f,m
etlelitmajeurhydrauliqueτ ef f,M
.Comme les données granulométriques de
1950
etde1990
ne sont pas disponibles, on utilise elles de2010
pour les troisdates. Danslelit mineur hydraulique, le diamètremédian évolueave lePK (f. setion4.1.3). Pour estimer lediamètre médian danslit majeur hydraulique, on sebase surlesrelevés granulométriquesde laouhe supérieuredu lit (f.annexe D.2). La moyenne arithmétique
des diamètres médians mesurés nous donne
d 50 ≈ 15
mm. Sur la Figure 4.16, la prise en omptede la végétation dans les simulations de
1950
a tendane à diminuerles ontraintes eaes dansles lits mineuret majeur hydrauliques. Dans les simulations de
1990
et2009
, lorsque le lit majeurhydraulique(LMH)estvégétalisé,lesontrainteseaesysontmoinsfortes.Auontraire,laprise
en ompte de la végétation augmente les ontraintes eaes loalement dans le lit mineur. Les
valeursdelaontrainte eae simuléesurlaFigure4.16diminuent danslelitmajeurhydraulique
etaugmentent légèrement dansle lit mineur hydraulique entre
1950
et2009
. Cette évolution peutégalement être expliquéepar ledéveloppement delavégétationentreesdeux dates.
LmH LMH
175 180 185 190 195 200 205 210 215 220
ef f, m [N/m 2 ]
175 180 185 190 195 200 205 210 215 220
ef f, M [N/m 2 ]
175 180 185 190 195 200 205 210 215 220
ef f, m [N/m 2 ]
175 180 185 190 195 200 205 210 215 220
ef f, M [N/m 2 ]
175 180 185 190 195 200 205 210 215 220
ef f, m [N/m 2 ]
175 180 185 190 195 200 205 210 215 220
ef f, M [N/m 2 ]
PK [km]
t g
Figure 4.16 ContrainteseaessimuléeslelongduVieux-Rhinlorsque larugositéimposéedanslelit
majeur est basée sur le zonage de la végétation(
τ t
) ou lorsque la rugosité dulit majeur vaut elle du litmineur(
τ g
). Ledébit delasimulationvaut3 020
m3
/s,lesrésultatssimulésdans lelitmineurhydraulique (LmH,àgauhe)etlelitmajeurhydraulique(LMH,àdroite)sontdistinguésLorsque lavégétationestprise en omptedansles simulations, ledébitestaugmentédanslelit
mineurhydraulique(Tab.4.8)etlesontrainteseaesysontplusfortesloalement.L'éoulement
estalorsplusonentrédanslelitmineurhydrauliquelorsquelelitmajeurhydrauliqueestvégétalisé.
Selon laFigure4.17, les ontraintes danslelit mineurhydrauliquesont globalement plus fortes
en
1990
et2009
qu'en1950
. Comme le lit s'est fortement inisé entre les années1830
-1950
, onsuppose que le développement du pavage a pu ommener à e moment. On peut également faire
l'hypothèsequelagranulométriedelaouhedefondestdevenueplusgrossièrepartriséletifentre
les années
1950
et1990
, le lit s'étant légèrement modié durant ette période (f. setion 4.1.1).Puisentre
1990
et2009
,lepavage s'estprobablement struturé pour former laarapae protetrie atuelle arl'évolutiondu lit estplus faibleentrees deuxdates (f.setion4.1.1).0
175 180 185 190 195 200 205 210 215 220
t, e ff, m [N/m 2 ]
PK [km]
2009 1990 1950
Figure 4.17 Comparaisondes ontrainteseaestotales dans lit mineurhydraulique
τ t,ef f,m
lorsquel'eetdelavégétationest prisenomptepourlestroisgéométries disponibles.Ledébitdessimulationsest
3 020
m3 /
sLeséventuelles évolutions futuresdulit onerneront alors prinipalement lelit majeur
hydrau-lique, lelit mineur hydraulique étant globalement stable. Sila harge amont des sédiments
trans-portés en suspension ne diminue pas, on peut s'attendre à e que les hamps d'épis s'exhaussent
enore.Lavégétationen
2009
étantprésentedefaçonhomogènesurtoutlelinéaire,on peutsuppo-serquelavégétalisation del'amontversl'avalmiseenévideneparArnaud(2012)estpratiquement
terminée aujourd'hui. On peut également présumer une diminution des surfaesvégétalisées due à
l'augmentation du débit réservé,la hausse du niveau d'eau induisant une diminution de la surfae
desbansde graviers etdesmilieuxterrestres pionniers (ECOTECetILN, 2005).
4.4 Synthèse du hapitre
4.4.1 Spéiité du lit du Vieux-Rhin
Le lit du Vieux-Rhin a une pente faible de
1
% et devient de moins en moins onave au ldu temps. La division du lit en quatresous-tronçons uviaux met en évidene deszones de même
tendane sédimentaire. Une autre division proposée divise le Vieux-Rhin au niveau des
aménage-ments modiant fortement l'éoulement, 'est-à-direles hutes, bouhonshydrauliques etbarrages.
Ces deux divisionssont liées entreelles :justeen avaldesbouhons hydrauliques, les relevés
topo-graphiques et granulométriques indiquent un exhaussement loal du lit et une granulométrie plus
grossière. Le tri granulométrique longitudinal qui s'est développé au l des années a don été
in-uenépar laonstrution dees aménagements. Ladéroissane granulométrique quiestobservée
de nosjoursdansestronçons à l'équilibre semble liéeà lalongueur dutronçon.
Une setion entraverspeutêtrediviséeen deuxparties distintes:
Le litmineurhydraulique nonvégétaliséqui est xeet stable.
Ledéveloppement delavégétationatendaneàonentrer l'éoulement danselit.Le
trans-port sédimentaire s'eetue majoritairement par harriage. L'apport sédimentaire amont est
négligeable, et letransport séletif des galets du lit induit une déroissane granulométrique
longitudinale.Aujourd'hui,etransportséletifestprésentloalementsurleVieux-Rhin
seule-ment auours desrues morphogènes tellesque ellede
1999
(f. setion2.3.5).Le litmajeurhydraulique végétaliséqui s'exhausseau ldutemps.
Le transport sédimentaire en suspension etledéveloppement dela végétationfailite la
sédi-mentation (sables etnes).
Les éventuelles évolutionsfutures devraient onerner prinipalement lelitmajeurhydraulique,
lelit mineurétant pratiquement xe.
4.4.2 Apport du alage basé sur la végétation
Cette nouvelle méthode de alage permet de distinguer les rugosités des deux berges et de
dénir une rugositéohérente ave l'oupation du sol.Cela n'étaitpas possible ave les méthodes
préédentesquiaetaientunerugositéxeauxlitsmineuretmajeurhydrauliques(f.AnnexeI).À
partirdualagedelarugositédediérentesoupationsdusol,onpeutréutiliseresvaleursalées
pour estimer la rugosité d'une oupation du sol passée, et l'intégrer dans un modèle numérique.
Pour les années
1950
,1990
et2009
, l'utilisation de ette méthode dans les aluls numériques a montré queleniveau d'eauaaugmentéau ldesannées, en partie àause delavégétalisation.Ladistintiondesontraintesduesàlagéométrieetauxsédimentsdeellesduesàlavégétation
amisenévidenel'impatdesaménagements.Lesontraintes auniveau desbouhonshydrauliques
sont fortement diminuées, àause de l'élargissement de lagéométrie et de ladévégétalisation suite
à leur onstrution. On remarque également que l'eet de la végétation est plus homogène sur le
linéaire du Vieux-Rhin en
2009
qu'en1990
et1950
. En amont et en aval des aménagements, la végétation dedéveloppe fortement.Ce développement de la végétation induit une onentration de l'éoulement dans lelit mineur
hydraulique, provoquant de fortes ontraintes dans e lit. L'armurage a dû se développer entre les
années
1830
et1950
.Àpartirdesontrainteseaessimuléesauoursdutemps,onfaitl'hypothèse quelepavageanidesedévelopperetdesestruturerentre1950
et1990
,arbienquel'éoulement soit onentré dans le lit mineur hydraulique, elui-i ne subit pas d'érosion sensible durant ettepériode. Puis le pavage entre
1990
et2009
est pratiquement statique, et les fortes rues omme elle de1999
d'unepériode de retour10
ansa seulement déstabilisé le pavage loalement, elui se restruturant par lasuite Dittrih (2010).5
de reharge sédimentaire InterReg
Lesrelevésexpérimentauxontindiquéquelaruede
2010
d'unepériodederetourd'environunanaemportéune bonne partie du ban réé par letest de rehargesédimentaire InterReg.Les simulations numériques