Apports de la modélisation physique avec distorsions pour l'analyse des cours d'eau sableux : exemple de la Loire aval

Création de 700 épis dans le dernier siècle, extractions massives de sable réalisées pour les besoins de l'industrie … ces actions anthropiques ont eu des conséquences graves sur le fonctionnement de la Loire : enfoncement du lit, et mauvaise alimentation des annexes fluviales notamment. Dans le cadre du plan Loire IV (2014–2020) financé notamment par l'Union européenne, et dont la maîtrise d'ouvrage est en partie portée par Voies Navigables de France (VNF), la réalisation d'un ouvrage de correction sédimentaire a été proposée au voisinage de Nantes, avec l'objectif d'engendrer un remous solide régressif. Pour les études conception morpho-sédimentaires, la Compagnie Nationale du Rhône (CNR) a proposé une modélisation hybride ou composite, qui s'appuie notamment sur un modèle numérique 2D hydro-sédimentaire ainsi qu'un modèle physique de grande dimension : 1/100 pour l'échelle de longueur avec un facteur 2 de distorsion verticale, 1/33 pour l'échelle de densité des matériaux. Ce modèle à fond mobile a été conçu pour satisfaire à deux lois de similitudes dont la combinaison produit des distorsions géométriques et de densité des matériaux. La complexité d'un tel modèle impose un grand nombre de vérifications par l'expérience qu'il faut confronter aux approches théoriques de dimensionnement : du comportement granulaire aux macro-phénomènes (dunes). Un jeu de 341 dunes formées en laboratoire pendant plus de 50 essais a été analysé selon deux axes : le premier concerne la caractérisation géométrique (hauteur, longueur) grâce à la disponibilité de Modèles Numériques de Terrain capturés par un procédé de photogrammétrie submergée, et le second est focalisé sur la vitesse de migration des dunes par Large Scale Particle Image Velocimetry (LSPIV). L'ensemble des analyses réalisées a montré la très bonne adéquation entre les résultats de laboratoire et les phénomènes ligériens de transport de sable.