Proposition d’aménagements piscicoles sur la Neste d’Aure

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1 Proposition d’aménagements piscicoles sur la Neste d’Aure
Groupe 6 : BERTERRECHE Lilian CAMOIN Jean-Marie CAYROL Cyrielle MAËDER Morgane THIBAULT Philippe 13 Mars mars 2008 13 Mars 2008

2 Contexte de l'étude : la Neste d'Aure
Introduction Neste d'Aure : ≈ 73,2 km de longueur Bassin versant ≈900 km² Débit moyen 13m3/s Affluent de la Garonne Étude sur un tronçon de 1 km Aménagements Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

3 Contexte de l'étude : la Truite Fario
Introduction Truite Fario : Présente dans les lacs et rivières d'Europe Principale espèce présente dans la Neste Zones d'habitat Faibles courants Zones ombragées Sans turbidité Aménagements Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

4 Contexte de l'étude : problème posé
Introduction Problème posé : proposition d'aménagement pouvant améliorer l'habitat de la truite Fario en Neste d'Aure Aménagements Partenaires Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

5 Contexte de l’étude : répartition du travail
Introduction Répartition en 3 axes : Aménagements Échelle des aménagements (# 1m) Échelle intermédiaire (# 100m)C Échelle du tronçon de rivière (# 1km) Proposition d’un aménagement adéquat Proposition d’une disposition des aménagements Intégration de l’aménagement et étude de stabilité Etude globale Contexte législatif Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

6 Contexte de l’étude : répartition du travail
Introduction Approche globale numérique: TELEMAC 2D STAR CCM+ Aménagements Navier-Stokes 3D En charge Approche numérique Saint-Venant 2D Surface libre Navier-Stokes 3D Surface libre Etude globale ECHELLE RIVIERE ECHELLE AMENAGEMENTS Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

7 Etude à l’échelle des aménagements
Introduction Etude à l’échelle des aménagements Aménagements Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

8 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste
Etude à l'échelle des aménagements Introduction Objectifs : Etude numérique d'une cache à poisson observée en milieu naturel Aménagements Etudes en charge (plusieurs géométries) Etude à surface libre (géométrie de base) Etude globale Limites de notre étude : Formes simplifiées Pas de macro-rugosité Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

9 Modélisation à l’échelle des aménagements
Introduction Modelage Maillage Zones de faibles vitesses Zones de recirculations Solveurs Aménagements Apport des outils numériques à la connaissance de l'écologie de la truite Aménagement Conditions initiales /aux limites Optimisation géométrie des caches Mise en place du modèle Navier-Stokes Etude globale Durées de simulation Pas de temps résidus Fonctions d'une cache à poissons Etude aux différentes échelles Visualiseurs Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

10 Etude à l'échelle des aménagements
Introduction Création sous StarDesign d’une géométrie proche celle observée Aménagements Observation Etude globale Modèle dans boite de calcul Premier Modèle Conclusion Modèle Final Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

11 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste
Etude à l'échelle des aménagements Géométrie et calculs Introduction Géométrie choisie : - Le bloc large au centre r= 0.6 m. - Les blocs plus petits r = 0.5 m. - Le cylindre r = 0.5m et longueur = à la longueur de la partie constituée des 3 blocs sphériques. - Tous les centres des formes sont sur le même plan, et disposés à une hauteur de 0.3 m du sol. Aménagements Etude globale Conditions aux limites: sortie libre entrée : deux vitesses 1.6m/puis 6.5 m/s parois restantes sont des murs. Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

12 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste
Etude à l'échelle des aménagements Différentes géométries – Présentation des résultats Introduction Pourquoi la géométrie observée est appréciée par les truites afin d'appuyer la proposition d'un aménagement similaire. Etude de différentes géométries: - avec ou sans angle. - avec ou sans cylindre. - cylindre plus ou moins éloigné. On veut en particulier pouvoir voir les champs de vitesses sur le plan z=10 cm (correspond à la profondeur à laquelle la truite vit). On utilise deux vitesses différentes : - 1,6 m/s vitesse moyenne de la Neste hors crue, - 6,5 m/s vitesse maximale de resistance de l'aménagement, Aménagements Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

13 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste
Introduction Résultats La présence de cylindre : Augmentation de la zone de repos : (vitesse inférieure à 0,50 m/s) en absence de crue + zone d'ombre plus grande. Aménagements Etude globale Vitesse d'entrée 1.6 m/s , plan z = 0,1 en absence et en présence de cylindre En crue : Zone de refuge : vitesse inférieure à 2m/s derrière les blocs. Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

14 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste
Introduction Choix final Aménagements Cylindre à 2 mètres des 3 blocs : - zones de calme et d'accélération - zones d'ombre - taille de l'aménagement limité - zone de refuge momentané en cas de crue. Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

15 Modélisation des aménagements- Écoulement à surface libre -
Introduction Exploration de STARCCM+ Sépararation des phases Injection séparée des phases Aménagements Air Eau Dispositif d’experimentation numérique. Etude globale Entrée eau : vitesse 1m/s Entrée air : 0,05m/s Sortie : pression athmosphérique Parois : condition de non glissement interface air/eau : non glissement implicite Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

16 Modélisation des aménagements- Écoulement à surface libre -
Introduction Exploration de STARCCM+ Séparation des phases Aménagements Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

17 Modélisation des aménagements- Écoulement à surface libre -
Introduction Exploration de STARCCM+ Régime d'écoulement Aménagements Ecoulement Turbulent Ecoulement Turbulence Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

18 Modélisation des aménagements - Écoulement à surface libre -
Introduction Apport des outils numériques à la connaissance de l'écologie de la truite Détermination des vitesses du courant Plan horizontal Aménagements Etude globale Plans verticaux Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

19 Modélisation des aménagements - Écoulement à surface libre -
Introduction Apport des outils numériques à la connaissance de l'écologie de la truite Localisation des zones de turbulences Lignes de courant Aménagements Visualisation des zones de recirculation Etude globale Localisation des zones de vitesses < 0,50 m/s Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

20 Introduction Aménagements Etude globale Conclusion
Modélisation des aménagements - Écoulement à surface libre - Introduction Apport des outils numériques à la connaissance de l'écologie de la truite Localisation des zones de vitesses < 0,50 m/s Aménagements Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

21 Modélisation des aménagements - Écoulement à surface libre -
Introduction Fonctionnement d'une cache à poissons Zone de calme Aménagements Flux de nourriture Zone d'ombre Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

22 Etude à échelle intermédiaire
Introduction Etude à échelle intermédiaire Aménagements Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

23 Aménagement à moyenne échelle
Modèle : -Saint Venant 3D en charge. - 3 aménagements en quinconce. -espacés de 20 m. Résultats pertinents : - Limitation des effets de bord dus à la simulations. - Petits effets sur les vitesses en amont mais pas trop importants. Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

24 Influence des aménagements par la simulation à grande échelle
Introduction Influence des aménagements par la simulation à grande échelle Aménagements Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

25 Propriétés hydrodynamiques de la Neste
Introduction Utilisation de TELEMAC 2D Modélisation sans les aménagements Vérification régime permanent Vérification pour les crues Aménagements Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

26 Propriétés hydrodynamiques de la Neste
Introduction Crue trentennale Aménagements Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

27 Propriétés hydrodynamiques de la Neste
Introduction Estimation de propriétés hydrodynamiques : Vitesse Hauteur d'eau Aménagements Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

28 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste
Etude de stabilité Introduction But : Résistance de l’ouvrage proposé par le groupe “aménagement” ? Trouver une vitesse critique Uscr à d fixé Aménagements Echelle d’1 structure : 3 blocs sphériques et enfoncés Simplification de l’étude : 2 approches - Empirique - Bilan des forces avec données CFD Hypothèses : sphères isolées, régime turbulent Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

29 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste
Introduction Etude de stabilité Approche empirique Formule d’Isbash: Vitesses critiques : Limites Aménagements Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

30 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste
Introduction Etude de stabilité 2nde approche Bilan des forces : Poids & Poussée d'Archimède Traînée & Portance Frottement Estimation de FT : graphe FT(U,d)=αU² a) α connu grâce à 1 point CFD FTs(Us,d) b) Bilan des forces  FT critique U critique Aménagements Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

31 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste
Introduction Etude de stabilité 2nde approche Estimation de FT : graphe FT(Us,d)=αUs² Images StarCCM+ autour des rochers : Fts grâce au champ de pression Us grâce au champ de vitesse Aménagements Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

32 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste
Introduction Etude de stabilité 2nde approche A la limite de l’équilibre : projection du bilan des forces longitudinalement -> FH critique Limites de notre modèle Pression simulée, erreur de lecture, bilan des forces pour 1 sphère isolée, force de frottement estimée, influence de l'angle de stabilité, ... Aménagements Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

33 Impact global de l'aménagement sur la Neste
Introduction Insertion des aménagements par modification de la bathymétrie Aménagements Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

34 Impact global de l'aménagement sur la Neste
Introduction Simulation de 3 aménagements Aménagements Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

35 Impact global de l'aménagement sur la Neste
Introduction Influence sur les hauteurs d'eau Aménagements Entre 0,65m et 0,74m Etude globale ≈0,70 m Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

36 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste
Introduction Aspect Législatif Aménagements Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

37 Cadre réglementaire du BEI
Introduction Etude d'articles du code de l'environnement de décembre 2006 Art. L.214-3 --> Ouvrage susceptible de faire partie de la nomenclature eau d'après l'article L.214- point Nécessité possible d'effectuer une demande d'autorisation auprès de la préfecture --> procédure longue et fastidieuse mais obligatoire afin de protéger les activités humaines et de rendre responsable la préfecture par son acceptation car notre ouvrage pourrait avoir des influences sur l’écoulement des eaux et mettre en danger les zones urbaine. --> notre étude d'impact facilitera l'acceptation du projet Point > ne pas dépasser une surface aménagée de 400 m² Aménagements Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

38 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste
Introduction Conclusion Aménagements Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

39 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste
Conclusion Introduction Notre aménagement : - apporte zone d'ombre, zones mixes et zones de refuges pendant les crues , habitat adéquate pour les truites farios. - résiste aux crues plus fréquentes que la crue trentennale. - à un coût peu élévé. - n'entraîne pas une augmentation du risque d'innondation. - reste dans le cadre législatif appliqué en France. Aménagements Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

40 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste
Ouverture Introduction A grande échelle: - Amélioration du maillage avec des mesures terrain : refaire des prises de données bathymétriques etc... - Récupération de données pour la simulation : Hydrogramme de crue temps réel. A l'échelle de l'aménagement: - Optimistation de forme : définir des critères d'optimisation, comparaison de différentes géométries. - Complément de l'étude en surface libre : Sensibilité aux paramètres, régime torrentiel, différentiation conditions aux limites parois comparaison de differentes géométries en surface libre. Aménagements Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

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44 Etude de stabilité - Annexe
Introduction Etude de stabilité - Annexe 2è approche Force de frottement : Angle de stabilité : Aménagements Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste

45 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste
Modèle conceptuel Introduction Introduction Aménagements Etude globale Conclusion Mars 2008 Soutenance BEI – Groupe 6 – Aménagements piscicoles pour la Neste