Processus de contrôle de la dynamique des sédiments cohésifs: Mesures in situ, mesures expériementales et modélisation - Application à l'estuaire de la Seine

Les mécanismes d’érosion/dépôt et de floculation/défloculation sont les processus essentiels contrôlant la dynamique des sédiments cohésifs ; leur connaissance approfondie permet de décrire et de simuler le transport sédimentaire ainsi que d’optimiser la gestion de la qualité des eaux dans les environnements estuariens. La mesure à haute fréquence des trois composantes de la vitesse dans l’estuaire a permis de montrer que l’intensité de la turbulence est le paramètre essentiel gouvernant l’érosion des sédiments et les processus de floculation/défloculation. Les différents forçages hydrodynamiques influençant les vasières intertidales de l’estuaire de Seine ont été calculés dans les trois zones spécifiques compartimentant l’estuaire, contrôlées par la marée, le batillage et/ou le vent. Ces forçages induisent des processus d’érosion, variant de plusieurs millimètres à plusieurs centimètres. La connaissance des processus d’érosion couplés aux mécanismes de dépôt a permis la réalisation d’un modèle numérique semi-empirique 1DV de l’évolution des vasières intertidales. Ce modèle est appliqué à la Vasière Nord de l’embouchure de l’estuaire de Seine. Les processus de floculation et de défloculation des matières en suspension (MES) naturelles de l’estuaire de Seine ont été étudiés en laboratoire, où les conditions de turbulence mesurées sur les vasières intertidales ont été reproduites. Les tests cinétiques effectués à partir du suivi annuel des MES ont permis d’évaluer les paramètres de contrôle principaux de ces processus. Une hiérarchisation de ces paramètres est proposée, désignant l’intensité turbulente, la concentration et la qualité des MES comme prépondérants. La simulation en laboratoire des variations de turbulence équivalente à celles générées par les courants de marée a permis de comprendre l’évolution de la granulométrie et de la structure d’une population de particules au cours d’un cycle de marée. Un modèle de floculation multiclasse a été développé, permettant de simuler la dynamique d’agrégation et de fragmentation des particules en fonction des conditions naturelles. Ce modèle prend en compte l’agitation turbulente, la concentration en MES et la structure des agrégats. La comparaison de ce modèle aux cinétiques expérimentales a permis d’évaluer l’évolution de l’efficacité de collision selon la nature des MES.