CDA: Modélisation 3D de l'érosion du roc en aval des évacuateurs de crues : couplage hydraulique-géologie

L’érosion du roc constitue un risque sérieux pour la sécurité des barrages qui peut mener à la rupture d’un barrage, à des pertes de vie humaines et à des dommages financiers importants. L’incident survenu en 2017 à l’évacuateur de crues du barrage d’Oroville, en Californie, l’a rappelé de façon éloquente. Cette présentation aborde les concepts de base d’une étude de potentiel d’érodabilité. Les méthodes traditionnelles de prédiction de l’érosion des massifs rocheux reposent sur des analyses statiques ou à l’équilibre, soit l’érosion dite ultime, qui ne tiennent pas compte de l’évolution de la capacité érosive de l’écoulement à mesure que l’érosion progresse, ni de la durée de l’évènement. Le développement récent d’un modèle 2D d’érosion du roc en fonction du temps (2D time-rate of scour) a constitué une avancée importante à cet égard. Ce modèle demeure toutefois restreint aux situations où l’écoulement est essentiellement bidimensionnel, alors que, dans la réalité, le problème, l’écoulement et la géologie sont tridimensionnels. Son application atteint ses limites dès que la géométrie de l’évacuateur ou le contexte géologique se complexifie. Pour surmonter cette limitation, BGC a développé une approche de modélisation de l’érosion en 3D qui combine la méthode reconnue de l’indice d’érodabilité (Erodibility Index Method) avec des simulations réalisées avec FLOW-3D Hydro et des outils de modélisation géologique développés avec Python. L’approche consiste à coupler les modèles hydraulique et d’érosion du roc de façon itérative pour modéliser les interactions entre l’écoulement et l’érosion lors d’une crue. L’intégration de la modélisation hydraulique avancée avec la modélisation géologique offre aux propriétaires de barrages un nouvel outil innovant et performant pour simuler des processus érosifs complexes.

Marc Olivier Trottier, ingénieur sénior en ressources hydriques, détient une maîtrise en génie civil de l’Université de Sherbrooke. Il a rejoint BGC Engineering à la fin de ses études et y poursuit sa carrière depuis, à Toronto et à Vancouver avant de revenir au Québec, où il exerce actuellement. Il a travaillé sur des projets multidisciplinaires dans divers secteurs à travers le monde, apportant son expertise en modélisation hydrologique et hydraulique. Ces dernières années, il a contribué à plusieurs projets d’étude du potentiel d’érodabilité des massifs rocheux en aval des évacuateurs de crues.