SismoRiv – Phase 2 (Méthode de mesure en continu du charriage en rivière basée sur la propagation du signal sismique)

• Research unit: FOEN
• Project number: UTF 590.02.19

Key words (French)

transport sédimentaire, charriage, MatErosion, Rhône, mesure, vibrations, rivière, signaux basse fréquence, méthodologie de mesure, monitoring, geophones

Short description (French)

En 2011, dans le cadre du projet MatErosion, le Centre de Recherche sur l’Environnement ALPin (CREALP) a installé une station expérimentale de mesure du charriage utilisant la technique des Swiss Plate Geophones sur le site de Zinal (Val d'Anniviers) en partenariat avec l'Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage (WSL). Basée sur une méthode de mesure intrusive, ce type de station possède l'avantage de générer de très bonnes estimations du transport sédimentaire et l'inconvénient de nécessiter des investissements lourds et coûteux. En partant de ce constat, le CREALP a voulu développer une solution de mesure du charriage simplifiée, dont le déploiement est aisé et peu coûteux.

Une étude de faisabilité (Phase 1, contrat UTF 505.08.15) a été réalisée entre 2015 et 2016, et a permis de démontrer l'intérêt de la méthodologie SismoRiv pour la mesure, dans les berges d'une rivière, du charriage par traitement du signal sismique émis par les vibrations des sédiments en mouvement dans le cours d’eau. Elle a permis de conceptualiser et de réaliser un prototype basé sur une acquisition "low cost" des signaux sismiques présents dans les berges. Une série de mesures, réalisées à côté de la station de Zinal équipée des Swiss Plate Geophones, a validé le fait qu'il existe dans les berges un signal sismique utilisable pour la mesure du charriage et que la méthodologie développée permet d’enregistrer ces signaux et de les mettre en relation avec un bon degré de corrélation avec le transport solide réel. Ces estimations du transport solide sont toutefois encore dépendantes d’une mesure de référence pour assurer un bon calibrage sur site de la méthode SismoRiv.

Le présent projet propose de poursuivre et finaliser le développement de cette méthodologie en utilisant d’autres sites calibrés comme références, afin de développer un algorithme d’interprétation des données collectées qui permette, à terme, d’utiliser la méthode SismoRiv sans mesure de référence pour le calibrage. Cela permettra de mettre à disposition des acteurs intéressés un monitoring du charriage simple et peu coûteux, utilisable partout et répondant aux attentes de la loi fédérale sur la protection des eaux.

 

Le projet a été accepté sur la base de la demande de subside du 05.11.2018 à l’occasion de la séance de la Koko UT du 29.11.2018.

Results according to contract (French)

1    Le prototype de la station de mesure SismoRiv est adapté avec la possibilité de synchroniser les mesures et le traitement des algorithmes du signal sismique est amélioré.

2    Un protocole de validation du matériel et du traitement logiciel pour le prototype SismoRiv est élaboré.

3    Les résultats des tests et de la validation de la reproductibilité démontrent la fiabilité de la solution de mesure SismoRiv sur les sites de la Navisence et de l'Erlenbach disposant d'une mesure de charriage, équipées de Swiss Plate Geophones et déjà calibrées. Jalon 1.

4    Un déploiement de la solution de mesure SismoRiv sous la forme d'un réseau de mesure est effectué sur le Rhône au niveau de la commune de Goms. Une station est installée à l'amont de la prise d'eau, et trois à l'aval dont deux encadrant directement une zone alluviale.

5    Une analyse qualitative des mesures effectuées sur le site du Rhône au niveau de la commune de Goms démontre les différents régimes de charriage, les périodes ainsi que les seuils de déclenchement du transport. Jalon 2.

6    En fonction des résultats du point 5, la quantification du transport sédimentaire est faite et un protocole d’auto-calibration du système SismoRiv est développé. Les données des mesures effectuées sur le 3ème site démontrent le potentiel de la méthode SismoRiv.

7    Présentation des résultats lors des conférences de l'IAEG (International Association for Engeneering Geology and the Environment) et du Swiss Geoscience Meeting.

8    Rédaction d’un rapport final présentant les résultats des points 1 à 7.

9    Eléments de textes, illustrations et au moins 3 photos pour l’impression des publications à l’adresse du public.

10    Une présentation PowerPoint des résultats est mise à disposition de l’OFEV et, sur demande, peut être fait sous forme d’un exposé à l’OFEV.

Project aims (French)

Développement du système de mesure SismoRiv basé sur les vibrations émises par le transport des sédiments dans les cours d’eau pour permettre un monitoring en continu du charriage des sédiments dans les rivières.