Modélisation morpho-dynamique hybride de la diffluence de la brèche de Neyron pour la gestion sédimentaire

Hybrid morpho-dynamic modeling of the Neyron breach diffluence for sediment management

M. CASSEL, H. GUTA, F. RONZANI, P.-A. RIELLAND, A. PERRISSIN

Les modifications constatées dans l’équilibre et le fonctionnement hydro-sédimentaire de l’ouvrage de la brèche de Neyron, marquant la diffluence entre canal de Miribel et Vieux-Rhône, entraînent des conséquences importantes pour l’alimentation des champs captant de Crépieux-Charmy et l’eau potable de la Métropole de Lyon : (i) des débits trop faibles dans le Vieux-Rhône à l’étiage et (ii) de colossaux volumes de sédiments déposés lors des crues, astreignant à de fréquentes et coûteuses opérations de curage et de gestion sédimentaire. Malgré les nombreuses études de terrain (topo-bathymétrie, traçage sédimentaire), les processus hydro-sédimentaires restent mal connus durant les crues. Ainsi, la régie Eau publique du Grand Lyon a commandé à Artelia une étude reposant sur une modélisation morpho-sédimentaire hybride : physique (maquette au 1/50) et numérique (3D) dont les objectifs sont (i) de parvenir à modéliser et comprendre la dynamique hydro-sédimentaire actuelle, puis (ii) tester et optimiser une nouvelle solution de l’aménagement de la diffluence pour améliorer la répartition des flux liquides et solides. Les résultats du modèle physique présentent une similitude remarquable avec les données de terrain, ce qui permet de les utiliser avec une certaine confiance pour le calage des modèles numériques (hybridation). Ces modèles numériques simulent ensuite plusieurs scénarios morphogènes : à plus larges échelles spatiales (ensemble du champ captant) et temporelles (pluridécennales) sans/avec solution de réaménagement de la brèche.

The evolutions observed in the equilibrium and hydro-sedimentary functioning of the Neyron breach structure, which marks the diffluence between the Miribel Canal and the Old Rhône (Vieux-Rhône) have significant consequences on the Crépieux-Charmy well fields and the supply of clean water of the city of Lyon. Among these consequences: (i) low flow rates in the Old-Rhône channel during low water periods and (ii) colossal volumes of sediments supplied during floods, requiring frequent and costly dredging and sediment management operations. Despite numerous field studies (topo-bathymetric surveys, sediment tracing), hydro-sedimentary processes during flood events remain poorly understood. Thus, the Grand Lyon public water authority commissioned Artelia to carry out a study based on a hybrid morpho-sedimentary modeling approach: combining physical modeling (a 1:50 scale model) and 3D numerical modeling. The primary objectives of this study are (i) to model and understand the current hydro-sedimentary dynamics, and (ii) to test and optimize a new design for the diffluence to improve the distribution of water and sediment fluxes. The physical model demonstrated a good agreement with field measurements, thereby providing a robust basis for calibrating the numerical models. These hybridized models were subsequently used to simulate various morphogenic scenarios over broader spatial (entire well field) and temporal (decadal) scales, both with and without the proposed reconfiguration of the Neyron breach.

Projet présenté à I.S. Rivers 2025.

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Modélisation morpho-dynamique hybride de la diffluence de la brèche de Neyron pour la gestion sédimentaire — Artelia

L’ouvrage dit de la « brèche de Neyron » est un élément important du fonctionnement hydro-sédimentaire du Rhône moyen, entre la confluence de l’Ain et la métropole lyonnaise. Ce tronçon du Rhône englobe de nombreux enjeux environnementaux préservés (dynamique sédimentaire, services écosystémiques et biodiversité), mais aussi humains (production d’énergie et d’eau potable, zones de loisirs, gestion des crues et des inondations). Aménagé à partir du milieu du XIXe siècle, le fleuve est divisé au niveau du barrage de Jons en deux bras principaux qui délimitent l’île de Miribel-Jonage : (i) le canal de Jonage, au sud, qui dérive une part substantielle du débit liquide vers l’usine hydroélectrique de Cusset ; et (ii) le canal de Miribel, au nord, dans lequel transite la majorité des sédiments provenant de l’amont, essentiellement délivrés par l’Ain qui représente un flux solide moyen d’environ 30 000 m3/an [GILLES et al., 2018].

Dans le quart aval du canal de Miribel, la brèche de Neyron marque la diffluence du Vieux-Rhône de Neyron (en rive gauche du canal) et l’amont de l’île de la Pape, principale zone de captage des champs captants de Crépieux-Charmy (figure 1).

Mots clés : Charriage, Diffluence, Modèle hybride physique/numérique, Modèle hydrosédimentaire