<table>
  <tbody>
    <tr>
      <td>FIGURE IV.1 : DISPOSITIF EXPÉRIMENTAL PERMETTANT LA CARACTÉRISATION DE LA SUSPENSION ET DES VITESSES DE CHUTE DES CLASSES DE PARTICULES EN SUSPENSION</td>
      <td>IV-134</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE IV.2. PROFIL DE VITESSE MESURÉE DANS LA CUVE DE DÉCANTATION</td>
      <td>IV-135</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE IV.3: MODE OPÉRATOIRE GÉNÉRAL DE L'EXPÉRIENCE DE DÉCANTATION</td>
      <td>IV-137</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE IV.4 : MAILLAGE VERTICAL DE LA COLONNE D'EAU</td>
      <td>IV-139</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE IV.5 : POINT DE POMPAGE D'EAU POUR BRL_C2</td>
      <td>IV-141</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE IV.6: ÉVOLUTION TEMPORELLE DU POURCENTAGE EN VOLUME DES SÉDIMENTS COHÉSIFS ET NON COHÉSIFS POUR L'EXPÉRIENCE BRL_C1</td>
      <td>IV-142</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE IV.7 : ÉVOLUTION GRANULOMÉTRIQUE DE QUELQUES PRÉLÈVEMENTS ENTRE LE PREMIER ET LE DERNIER POINT POUR L'EXPÉRIENCE BRL_C1</td>
      <td>IV-142</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE IV.8: ÉVOLUTION TEMPORELLE DU POURCENTAGE EN VOLUME DES SÉDIMENTS COHÉSIFS ET NON COHÉSIFS POUR L'EXPÉRIENCE BRL_C2</td>
      <td>IV-143</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE IV.9: ÉVOLUTION GRANULOMÉTRIQUE DE QUELQUES PRÉLÈVEMENTS ENTRE LE PREMIER ET LE DERNIER POINT POUR L'EXPÉRIENCE BRL_C2</td>
      <td>IV-143</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE IV.10 : DIFFÉRENCE ENTRE LES DEUX SIGNAUX DE TURBIDITÉ AVEC ET SANS PRÉLÈVEMENT DE MATIÈRES EN SUSPENSION : (A) BRL_C1 ; (B) EXPÉRIENCE BRL_C2</td>
      <td>IV-144</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE IV.11 : CALIBRATION CHARGE TURBIDITÉ : (A) BRL_C1 ; (B) BRL_C2</td>
      <td>IV-144</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE IV.12 : ÉVOLUTION AU COURS DU TEMPS DE LA CHARGE AUX POINTS DE PRÉLÈVEMENT POUR L'EXPÉRIENCE BRL_C1</td>
      <td>IV-145</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE IV.13: (A) GROUPE GRANULOMÉTRIQUE CORRESPONDANT AUX POINTS DE PRÉLÈVEMENT POUR L'EXPÉRIENCE BRL_C1</td>
      <td>IV-146</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE IV.14 : ÉVOLUTION AU COURS DU TEMPS DES CONCENTRATIONS AUX POINTS DE PRÉLÈVEMENT POUR L'EXPÉRIENCE BRL_C2</td>
      <td>IV-147</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE IV.15 : MISE EN ÉVIDENCE DE DEUX GROUPES GRANULOMÉTRIQUES CORRESPONDANT AUX POINTS DE PRÉLÈVEMENT POUR L'EXPÉRIENCE BRL_C2</td>
      <td>IV-147</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE IV.16 : CARACTÉRISATION GRANULOMÉTRIQUE DE LA PREMIÈRE CLASSE QUI DÉCANTE</td>
      <td>IV-148</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE IV.17 : ÉVOLUTION AU COURS DU TEMPS DE LA CONCENTRATION DE LA CLASSE 2</td>
      <td>IV-149</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE IV.18 : COURBES GRANULOMÉTRIQUES APRÈS ÉLIMINATION DE LA CLASSE 1</td>
      <td>IV-150</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE IV.19 : CARACTÉRISATION GRANULOMÉTRIQUE DE LA DEUXIÈME CLASSE (SS 2.1)</td>
      <td>IV-150</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE IV.20 : CARACTÉRISATION GRANULOMÉTRIQUE DE LA TROISIÈME CLASSE (SS 2.2)</td>
      <td>IV-151</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE IV.21: DISTRIBUTION GRANULOMÉTRIQUE MOYENNE DES TROIS CLASSES POUR L'EXPÉRIENCE BRL_C2</td>
      <td>IV-152</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE IV.22: CALAGE DE LA CONCENTRATION MOYENNE SUR LA COLONNE ET DES CONCENTRATIONS MOYENNES PAR CLASSE CALCULÉES POUR L'EXPÉRIENCE BRL-C2</td>
      <td>IV-153</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE IV.23: GRANULOMÉTRIE DU MÉLANGE À L'INSTANT INITIAL POUR BRL_C1 ET BRL_C2</td>
      <td>IV-155</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE V.1 : COMPARAISON DE L'ACTIVITÉ TOTALE DANS LA COLONNE D'EAU DANS UN CAS DE DÉPÔT/ÉROSION POUR LES APPROCHES MULTI-CLASSES ET GLOBALE</td>
      <td>V-164</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE V.2 : COMPARAISON DE L'ACTIVITÉ TOTALE DANS LA COLONNE D'EAU DANS UN CAS DE DÉPÔT POUR LES APPROCHES MULTI-CLASSES ET GLOBALE</td>
      <td>V-164</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE V.3. COMPARAISON DE L'ACTIVITÉ TOTALE DANS LES SÉDIMENTS DE FOND DANS UN CAS DE DÉPÔT POUR LES APPROCHES MULTI-CLASSES ET GLOBALE</td>
      <td>V-166</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE V.4: CANAL BAS RHÔNE Languedoc</td>
      <td>V-168</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE V.5: POINTS KILOMÉTRIQUES DE PRÉLÈVEMENTS DE SÉDIMENTS SUR LE CANAL BRL</td>
      <td>V-168</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE V.6: MODE OPÉRATOIRE GÉNÉRAL SUIVI POUR LE TRAITEMENT DES ÉCHANTILLONS</td>
      <td>V-169</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE V.7: COURBES GRANULOMÉTRIQUES AU POINTS KILOMÉTRIQUES DE PRÉLÈVEMENT</td>
      <td>V-171</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE V.8 ÉVOLUTION DES ACTIVITÉS MASSIQUES EN <sup>137</sup>Cs ET EN <sup>60</sup>Co DANS LES SÉDIMENTS DE FOND DU CANAL BRL EN FONCTION DES POINTS KILOMÉTRIQUES (COURBES VERTE ET ORANGE) ET ÉVOLUTION PARALLÈLE DU TAUX DES SÉDIMENTS COHÉSIFS ET NON COHÉSIFS EN POURCENTAGE DE VOLUME (COURBES GRISE ET BLEU)</td>
      <td>V-172</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE V.9 : RELATION ENTRE L'ACTIVITÉ ET LE POURCENTAGE DES SÉDIMENTS COHÉSIFS</td>
      <td>V-174</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE V.10: VARIATION DE LA GRANULOMÉTRIE ENTRE LA PREMIÈRE (1) ET LA DEUXIÈME (2) EXPÉRIENCE</td>
      <td>V-175</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE V.11 : ÉVOLUTION DES ACTIVITÉS MASSIQUES EN <sup>137</sup>Cs DANS LES SÉDIMENTS DE FOND DU CANAL BRL EN FONCTION DES POINTS KILOMÉTRIQUES ET DU TAUX DES SÉDIMENTS COHÉSIFS ET NON COHÉSIFS EN POURCENTAGE DE VOLUME (DEUXIÈME CAMPAGNE)</td>
      <td>V-176</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>FIGURE V.12 : COMPARAISON DES MESURES GAMMA POUR LE <sup>137</sup>Cs ET LE <sup>60</sup>Co POUR LES PREMIÈRE (1) ET DEUXIÈME CAMPAGNES (2) DE PRÉLÈVEMENTS DE SÉDIMENTS DE FOND DU CANAL BRL</td>
      <td>V-177</td>
    </tr>
  </tbody>
</table>
FIGURE V.13 : DÉBIT D'EAU RELEVÉ AU NIVEAU DE LA STATION DE PICHEGU DU 1<sup>ER</sup> MAI AU 31 AOÛT 1995, LISSAGE PAR POLYNÔME D'ORDRE 2. V-178

FIGURE V.14:ÉVOLUTION TEMPORELLE DES CONCENTRATIONS TOTALES (DISSOUS + PARTICULAIRE) EN <sup>137</sup>Cs (POINTS BLEUS) ET DES DÉBITS (ARLES) (COURBE ROUGE) DE JANVIER 1998 À MARS 1999 (EYROLLE, 2001). V-181

FIGURE V.15: CARACTÉRISATION DE L'ÉTAT D'ÉQUILIBRE THÉORIQUE DE L'ACTIVITÉ MASSIQUE DES SÉDIMENTS DE FOND DU CANAL V-182

FIGURE V.16 : CALCUL DE L'ÉTAT INITIAL DE L'ACTIVITÉ MASSIQUE DES SÉDIMENTS DE FOND POUR UNE ACTIVITÉ VOLUMIQUE DU RHÔNE DE 20 Bq.M<sup>-3</sup> V-183

FIGURE V.17 V-184

FIGURE V.18 V-184

TABLEAU I.1: PRÉSENTATION DES PRINCIPAUX RADIONUCLÉIDES ASSOCIÉS AUX EFFLUENTS LIQUIDES REJETÉS PAR LES CENTRALES ÉLECTRONUCLÉAIRES I-14

TABLEAU I.2: EXEMPLE DE VALEURS DE KD DANS LES MATIÈRES EN SUSPENSION ET DANS LES SÉDIMENTS DE FOND I-23

TABLEAU I.3: RADIOACTIVITÉ DES SÉDIMENTS EN FONCTION DE LA GRANULOMÉTRIE (PCI/G SEC) I-24

TABLEAU I.4: CLASSIFICATION DES DIFFÉRENTES MATIÈRES I-30

TABLEAU I.5: DIFFÉRENTES EXPRESSIONS DE LA VITESSE DE CHUTE EN FONCTION DES PARTICULES ET DU RÉGIME D'ÉCOULEMENT I-36

TABLEAU I.6: FACTEUR DE FLOCULATION EN FONCTION DE LA TAILLE DES PARTICULES ÉLÉMENTAIRES I-38

TABLEAU I.7: VARIABILITÉ DE LA PERMÉABILITÉ EN FONCTION DE LA NATURE DU SOL I-50

TABLEAU I.8: LOIS D'ÉROSION SELON LA CONSOLIDATION D'UN DÉPÔT COHÉSIF I-53

TABLEAU I.9: CARACTÉRISATION DES ÉCOULEMENTS SELON LES NOMBRES DE REYNOLDS ET DE FROUDE I-56

TABLEAU I.10: RÉGIMES D'ÉCOULEMENT I-56

TABLEAU I.11: VALEURS DU COEFFICIENT DE STRICKLER EN FONCTION DE LA NATURE DU SOL I-63

TABLEAU III.1: ESTIMATION DES VITESSES DE FROTTEMENT U* III-107

TABLEAU III.2: LES PARAMÈTRES OBTENUS PAR CALAGE SONT REGROUPÉS CI-DESSOUS III-121

TABLEAU III.3: LES PARAMÈTRES OBTENUS PAR CALAGE SONT REGROUPÉS CI DESSOUS III-122

TABLEAU III.4: PARAMÈTRES DE CALAGE POUR L'EXPÉRIENCE SOFI III-124

TABLEAU III.5 : DIAMÈTRE DE STOKES CORRESPONDANT AUX VITESSES DE CHUTE DONNÉES PAR LE CODE EROD III-125

TABLEAU III.6 : ESTIMATION DE LA CONCENTRATION DANS LES SÉDIMENTS DE FOND À PARTIR DU PROFIL DE POROSITÉ III-127

TABLEAU III.7 TENSION CRITIQUE ET TAUX D'ÉROSIONS POUR LES SITES (BRL 1, BRL 2 ET SOFI) III-129

TABLEAU IV.1 : CHARGE AU COURS DU TEMPS POUR BRL_C1 IV-146

TABLEAU IV.2 : CHARGES SUSCEPTIBLES DE CONTRIBUER À LA CLASSE 1 IV-148

TABLEAU IV.3: PARAMÈTRES DE CALCUL POUR LE MODÈLE DE TRANSPORT VERTICAL IV-152

TABLEAU IV.4: PARAMÈTRES DE CALAGE POUR LA PREMIÈRE EXPÉRIENCE DE DÉCANTATION IV-152

TABLEAU IV.5: PARAMÈTRES DE CALAGE POUR LA DEUXIÈME EXPÉRIENCE DE DÉCANTATION IV-152

TABLEAU IV.6 : VITESSES DE CHUTES MOYENNES OBTENUES POUR BRL-C2 IV-153

TABLEAU IV.7 ESTIMATION DU FLUX DE DÉPÔT ET DU TEMPS NÉCESSAIRE POUR ATTEINDRE LE FOND DU CANAL BRL À PARTIR DES VITESSES DE CHUTE IV-155

TABLEAU IV.8 : TEMPS POUR PARCOURIR LA LONGUEUR DU CANAL BRL SELON LA VITESSE DE L'ÉCOULEMENT IV-155

TABLEAU V.1: PARAMÈTRES DU MODÈLE DE DYNAMIQUE SÉDIMENTAIRE V-162

TABLEAU V.2: PARAMÈTRES DU MODÈLE RADIOÉCOLOGIQUE (ABRIL ET FRAGA, 1996 ; CIFFROY, 1995) V-163

TABLEAU V.3 : PARAMÈTRES SÉDIMENTAIRES DU CAS TEST V-165

TABLEAU V.4: PARAMÈTRES RADIOÉCOLOGIQUES DU CAS TEST V-166

TABLEAU V.5 : ACTIVITÉS MESURÉES PAR SPÉCTROMÉTRIE GAMMA EN <sup>137</sup>Cs ET <sup>60</sup>Co V-173

TABLEAU V.6: RADIONUCLÉIDES MIS EN ÉVIDENCE PAR SPECTROMÉTRIE GAMMA (DEUXIÈME CAMPAGNE) V-176

TABLEAU V.7: PARAMÈTRES HYDRAULIQUES UTILISÉS POUR LES SIMULATIONS NUMÉRIQUES V-179

TABLEAU V.8 : VITESSES DE CHUTE ET CHARGES ENTRANTES UTILISÉES POUR LES SIMULATIONS NUMÉRIQUES ... V-179

TABLEAU V.9 : TENSIONS CRITIQUES ET TAUX D'ÉROSION UTILISÉS POUR LES SIMULATIONS NUMÉRIQUES ... V-179

TABLEAU V.10 : PARAMÈTRES NUMÉRIQUES POUR LES SIMULATIONS V-181
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# ABSTRACT

At the "Institute of Radioprotection and Nuclear Safety", IRSN, where the present work has been performed, one of the main activities is the development of radionuclide transfer models into the environment (water, soil, plants etc ...). Taking into account the sedimentary dynamics when modeling aquatic environment transfers and its real influence on the radioecological impact is the present work main objective. Our work confirms the necessity to take into account the sedimentary dynamics when studying the radioecological impact of the power plants release in the water stream. In this context, we first developed, after the bibliographic study, a multi-class radioecological water quality model (the TRACE code) and we proposed experimental protocols to determine the required parameters for erosion and deposition fluxes. For each experiment, an associated model was developed for calibration. An application of the global model (TRACE) to the Bas Rhone Languedoc channel (BRL) shows good agreement between all the parameters introduced in the code and the in site measurements performed to quantify the bottom sediment activity. It is not sufficient to consider a global approach of the sedimentary dynamics, because we showed explicitly that the multi-class approach provides better agreement with the experimental results. Our work opens future prospects that could be explored for its continuation, of which we can raise the main ones. It will be interesting to repeat all the experiments at different stages of the year and for different charges of the Rhone; To apply this study to estuaries or lakes, when the bottom geometry is not uniform like that of the BRL channel, TRACE could be extended to two dimensions in space.

Key words : Sedimentary dynamics, Multi-class approach, modelling, erosion, deposition, radioecologie.

## RÉSUMÉ

Le présent travail de recherche a été élaboré à l'Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN). La modélisation des transferts des radionucléides dans l'environnement (eau, sol, plantes etc...) est l'une de ses principales activités. L'objectif du présent travail est la prise en compte de la dynamique sédimentaire dans les modèles radioécologiques. Notre travail a confirmé la nécessité de sa prise en compte lorsque l'on étudie l'impact des installations nucléaires sur les hydrosystèmes fluviaux. Dans ce contexte, nous avons développé un modèle radioécologique (le code TRACE) intégrant une approche sédimentaire multi-classes. En s'appuyant sur les résultats de l'étude bibliographique, la paramétrisation des flux de dépôt et d'érosion a nécessité la mise au point des protocoles expérimentaux. Pour chaque protocole, un modèle associé a été développé pour calibrer les paramètres expérimentaux. Une application du modèle global (TRACE) au canal Bas Rhône Languedoc (BRL) a montré un bon accord entre tous les paramètres introduits dans le code et les mesures de radioactivité réalisées sur les sédiments de fond du canal. Il n'est cependant pas suffisant de considérer la dynamique sédimentaire avec une approche globale car nous avons explicitement montré la véracité d'une approche multi-classes. Il serait intéressant de refaire les différentes expériences réalisées lors de cette étude sur un cycle hydrologique du Rhône ; une application du code TRACE aux estuaires ou aux lacs nécessiterait son extension vers un modèle bidimensionnel en espace.

Mots clés : Dynamique sédimentaire, approche multi classes, modélisation, érosion, dépôt, radioécologie.