Modélisation hydraulique de la mise en transparence du remblai ferroviaire entre Tarascon et Arles

Digues maritimes et fluviales de protection contre les submersions - 2ème colloque national - Digues2013, Aix-en-Provence, FRA, 12-/06/2013 - 14/06/2013National audienceOn December 3rd and 4th 2003, dykes protecting the roads crossing below the railway embankment between Tarascon and Arles collapsed. As a result, most of the Trebon plain and the North-East part of Arles were flooded.Following this event, a master plan, called “Plan Rhône”, was designed to secure structures protecting against flood.In the area between Arles and Tarascon, works planed consist in:- Creating a dyke on the west side of the railway embankment. This dyke should be designed to protect against flow type of December 2003 andshould not collapse for a flow event of a 1000 years return period. The Syndicat Mixte Interrégional d'Aménagement des Digues du Delta du Rhône et de la Mer (SYMADREM) is the contracting owner.- Building 10 hydraulic structures below the railway embankment with a regular space between them. Those structures are head hydraulic structures and A Nom1, B. Nom2 et C. Nom3 en Times NR, corps 9 2 2 should be designed to flow out the incoming flow from the dyke. Réseau Ferré de France (RFF) is the contracting owner.The detailed hydraulic model study regarding the 10 hydraulic structures is presented in this paper. The study aims at validating the hydraulic structures principles and optimizing their size. This study is made by ARTELIA, on RFF request, assisted by SYSTRA end IRSTEA.Artelia method to answer study objectives is the following:- A 2D hydraulic model with the Télémac system (EDF-LNHE) integrating the space between the dyke and the railway embankment, the 10 hydraulicstructures below the embankment and the plain on the East side of the embankment up to 1 kilometer width.- Two 3D hydraulic models with the OpenFoam system (OpenCFD Ltd), representing each the 2 types of hydraulic structures designed. The results from those computations are used to accurately define hydraulic laws inside the structure. Those laws are integrated afterwards to the 2D hydraulic model.This study is complicated because it requires taking into account flows between the dyke and the railway embankment and therefore flow transfers from one structure to another. It also requires taking into account unsteady flow inside the structures which means 2 different flow regimes (head regimeand free surface flow regime). Methodology and first results are explained in the paper.La crue du Rhône des 3 et 4 décembre 2003 a provoqué entre autres la rupture des digues protégeant les passages routiers sous le remblai de la voie ferrée entre Tarascon et Arles, induisant l'inondation de la plaine du Trébon et du nord-est de l'agglomération d'Arles.Suite à cet événement, un programme de travaux de sécurisation des ouvrages de protection contre les crues a été élaboré dans le cadre du Plan Rhône. Concernant le secteur entre Arles et Tarascon, les travaux prévus consistent en particulier en :- La création d'une digue à l'ouest du remblai ferroviaire, dimensionnée pour contenir la crue de protection de type « décembre 2003 sans brèche dans le système », et résistant à la rupture jusqu'à la crue de sûreté d'occurrence millénale. La maîtrise d'ouvrage de ces travaux est assurée par le SyndicatMixte Interrégional d'Aménagement des Digues du Delta du Rhône et de la Mer (SYMADREM).- La réalisation de 10 ouvrages hydrauliques régulièrement espacés sous le remblai ferroviaire, prévus pour fonctionner en charge, afin d'assurerl'évacuation du débit déversé par la digue. La maîtrise d'ouvrage de ces travaux est assurée par Réseau Ferré de France (RFF).L'étude détaillée de modélisation hydraulique, destinée à vérifier le fonctionnement global de cet ensemble d'ouvrages et à en affiner le dimensionnement, présentée dans cette communication est portée par RFF, assisté de SYSTRA et d'IRSTEA, et réalisée par ARTELIA.Pour répondre aux objectifs de l'étude, ARTELIA a proposé de mettre en ½uvre une double approche :- Une modélisation 2D avec le logiciel TELEMAC (EDF-LNHE) couvrant la plaine rive gauche du Rhône entre la crête de la digue déversante etjusqu'à 1 km environ à l'aval du remblai ferroviaire, - Une modélisation 3D à l'aide du logiciel OpenFOAM (OpenCFD Ltd), représentant les 2 types d'ouvrages envisagés, afin de caractériser la loi hydraulique de fonctionnement de l'ouvrage, loi qui sera utilisée dans le modèle 2D de plus grande emprise.La particulière complexité des écoulements considérés, et donc de la modélisation, est principalement due aux écoulements longitudinaux dans l'espace inter-remblais et au régime variable dans les ouvrages (surface libre /en charge).La méthodologie et les premiers résultats obtenus sont présentés dans cet article