Le développement complet de la méthode est organisé en quatre taches de travail.

Le premier (WP0) assure la coordination et la gestion du projet. 

Le deuxième work-package (WP1) se concentre sur deux questions scientifiques concernant la connaissance et la compréhension des interactions vagues-courants. Pprime et le CEREMA sont principalement impliqués dans ce projet. L’objectif du WP1 est d’analyser et de caractériser ces phénomènes hydrodynamiques en fonction des propriétés des navires et des conditions hydrauliques (morphologie de la rivière) en utilisant des essais en bassin de remorquage, des mesures sur le terrain, des simulations numériques et des retours d’expérience avec le partenaire gestionnaire de la voie d’eau (ETPB Saône). Des mesures en laboratoire dans le bassin de remorquage de l’Institut Pprime et des simulations numériques de la surface libre autour de la coque, des vitesses induites ainsi que des contraintes sur les berges et le fond du chenal lors du passage du navire doivent être réalisées. En particulier, afin de se rapprocher de situations réelles plus complexes, l’utilisation de formes de berges habituelles et/ou de profondeurs variables doit être proposée. Dans la configuration complexe d’un navire en milieu confiné, l’aspect vagues doit être complété par la caractérisation des champs de vitesses et de pressions de l’écoulement induit par le passage d’un navire à proximité de la coque du navire, du fond et à proximité des berges. L’objectif est d’établir des modèles prédictifs de l’impact des vagues et des courants sur l’environnement en fonction des propriétés hydrauliques de la voie d’eau et du navire, et de compléter ainsi les connaissances sur les vagues, les courants et les berges. 

Le troisième paquet (WP2) est principalement dédié à la compréhension de l’interaction eau-sédiments et à l’étude de l’érosion causée par la navigation intérieure avec les partenaires CEREMA et Pprime. Dans cette partie du projet, nous nous concentrerons sur l’analyse fine de l’interaction navigation-eau-sédiments. Cette étude sera d’abord réalisée à l’aide de moyens expérimentaux (mesures in-situ et par remorquage). Les mesures concernent l’élévation et la vitesse des vagues générées par le navire et la contrainte de cisaillement sur le fond marin et les bancs, ainsi que la caractérisation des sédiments par une approche rhéologique. L’influence de l’hélice, du courant de retour et des bancs sera prise en compte en fonction du type de sédiment. Un modèle numérique hydro-sédimentaire basé sur la méthode CFD sera développé pour simuler l’écoulement turbulent 3D à surface libre généré par le mouvement du navire propulsé et son interaction avec les sédiments. Ce modèle couplé sera vérifié et validé à l’aide de mesures effectuées sur le terrain et dans le bassin par EPTB et Pprime. Ensuite, une série de simulations sera réalisée afin d’étudier le processus d’interaction navigation-eau-sédiments pour différentes configurations en examinant l’effet de plusieurs paramètres caractérisant la navigation intérieure en relation avec le WP1 : vitesse du navire, tirant d’eau du navire, taux d’hélice, taille des sédiments, forme des berges, largeur du chenal et profondeur de l’eau. Sur la base des données de mesure et des simulations numériques étendues, les structures turbulentes générées par les sédiments ont été étudiées.  

Le dernier work-package (WP3) tirera profit de tous les résultats obtenus dans les WP1 et WP2. Le WP3 est consacré à l’étude des phénomènes associés aux dommages subis par les berges. Son objectif est double. D’une part, il vise à évaluer les quantités de matériaux qui alimentent la voie d’eau en sédiments en raison de l’érosion et de la rupture des berges. D’autre part, en fournissant un outil prédictif de la dégradation progressive de la berge, l’objectif du WP3 est de qualifier les solutions implantées pour la protection des berges. L’UTC et le CEREMA sont les principaux acteurs de ce work-package. Le WP3 vise, plus spécifiquement, à élaborer une stratégie numérique pour prédire l’évolution de l’état local de dégradation de la berge (considérée comme un milieu poreux à saturation variable), et son éventuelle rupture, sous l’effet de la fluctuation du niveau d’eau associée au passage des navires. L’approche envisagée ici est basée sur le développement d’outils numériques combinant la mécanique des milieux poreux, la mécanique de l’endommagement et le chargement hydrodynamique variable. D’un point de vue purement numérique, les verrous identifiés sont la gestion de l’endommagement progressif – en limitant la dépendance à la discrétisation – du milieu poreux de la berge ainsi que la prise en compte d’un niveau de saturation variable (dans l’espace et dans le temps) induit par le chargement hydrodynamique fluctuant causé par le passage des bateaux. Afin de garantir la prédictivité des modèles proposés, ces derniers pourront être recalés et validés à partir des résultats obtenus dans le WP1 pour le chargement hydrodynamique et des données issues de la littérature et/ou de campagnes de caractérisation des matériaux de la berge (caractérisation des sols en termes d’érodabilité, d’hétérogénéité, …). Les mesures in-situ réalisées avec le gestionnaire de voies navigables impliqué dans le projet, à savoir l’EPTB « Saône et Doubs », seront utilisées pour valider l’approche couplée proposée.