CE01 - Milieux et biodiversité : Terre fluide et solide

Dépôt et érosion des sédiments fins dans les rivières alpines – DEAR

Dépôts et érosion des sédiments fins dans les rivières alpines

Les rivières alpines sont souvent caractérisées par des systèmes de bancs alternés et un transport solide important, en particulier de sédiments fins (argile, limons et sables). Une problématique actuelle est l’atterrissement de ces bancs du fait de dépôts successifs de fines et de la croissance de la végétation, qui à terme accroît le risque d’inondation. Les travaux se limitent à des essartements et reprofilages mécaniques qui sont très coûteux et dont la durabilité n’est pas garantie.

L'objectif de ce projet est de caractériser les forçages hydro-sédimentaires et bio-géomorphologiques controllant la dynamique des sédiments fins dans les rivières alpines aménagées

Les principaux objectifs scientifiques sont :<br />O1 : Caractériser la dynamique de dépôts et érosion des sédiments fins sur les bancs de graviers/galets dans les rivières alpines<br />O2 : Estimer les échanges de sédiments fins entre l'écoulement et le lit de graviers/galets (infiltration, exfiltration) <br />O3 : Comprendre les dynamiques spatio-teporelles des sédiments fins (flux, échanges avec le lit) <br />O4 : Quantifier les effets des forçages tels que la géométrie des bancs de galets, l'hydrologie, les apports sédimentaires, la végétation riveraine sur la dynamique des sédiments fins.<br />Au delà de ces quatre objectifs, nous proposons une intégration de l'ensemble de ces travaux afin de fournir des outils pouvant contribuer à la mise en place de mesures et méthodes pour la restoration et la gestion des rivières (O5). L'objectif final du projet DEAR is de soutneir des les gestionnaires de rivière pour une meilleure gestion des sédiments fins, en particulier pour limiter leurs dépôts à différentes échelles spatiales (du local à l'échelle de la rivière) et temporelles (de l'événement au long-terme)

Au cors du projet DEAR, les processus associés à la dynamique des sédiments fins seront étudiés en combinant des études de laboratoire (HHLab, INRAE Lyon et EDF Chatou), des expérimentations de terrains (sites Arc-Isère et Galabre) et la modélisation numérique (1D et 2D). Ce travail se fera à trois échelle de temps et d'espace complémentaires allant de (i) l'échelle locale (~mètres) et instantanée (~secondes), (ii) l'échelle du tronçon (~kilomètres) sur plusieurs événements (~jours au mois), jusqu'à (iii) l'échelle de la rivière (~100km) sur le long terme (décennies).

Deux articles sur l'analyse des flux de sédiments liés aux chasse de l'Arc et sur l'impact de la surface du lit sur le charriage ont été publié. Deux articles sur la dynamique des dépôts par analyse d'image sont en préparation

Grace à la collaboration entre les laboratoires de recherche (INRAE, IGE) et l'entreprise privée EDF impliquée dans la gestion des rivières Arc et Isère, un guide méthodologique sera proposé avec des recommendations pour la gestion des rivières afin de limiter les dépôts de fines sur les bancs de graviers et réduire le risque inondation. Ce guide sera conçu pour les utilisateurs opérationnels et les autorités de contrôle.

Perret, E., Berni, C., & Camenen, B.(2020) How does the bed surface impact low-magnitude bedload transport over gravel-bed rivers? Earth Surface Processes & Landform, 45(5):1181-1197. doi: 10.1002/esp.4792
Antoine, G., Camenen, B., Jodeau, M., Némery, J. & Esteves M. (2020). Downstream erosion and deposition dynamics of fine suspended sediments due to dam flushing. J. Hydrology. doi: 10.1016/j.jhydrol.2020.124763

Les rivières alpines sont souvent caractérisées par des systèmes de bancs alternés et un transport solide important, en particulier de sédiments fins (argile, limons et sables). Une problématique actuelle est l’atterrissement de ces bancs du fait de dépôts successifs de matériaux fins et de la croissance de la végétation, qui sur les moyen et long termes accroît le risque d’inondation. Les projets de restauration actuels se limitent à des opérations d’essartement et reprofilages mécaniques, qui sont très coûteux et dont la durabilité n’est pas garantie. L’objet de ce projet est d’étudier la dynamique (érosion et dépôt) de ces sédiments fins pour des événements hydrologique typiques. En particulier, nous chercherons à quantifier la part des stocks dans le lit de la rivière (en différenciant les dépôts de surface pouvant être directement repris par l’écoulement aux stocks infiltrés dans le lit pouvant être repris du fait d’un sapement de berge ou de la mise en mouvement de la couche armurée) par rapport aux apports du bassin versant sur les flux mesurés en aval. L’impact de l’hydrologie sera étudié en différenciant les chasses de barrage, les crues naturelles, et la période de fonte printanière. Un effort important sera aussi mis sur les effets de la géométrie des bancs et de leur différents faciès sur la dynamique des fines. L’étude sera réalisée en emboîtement d’échelles, du local (processus instantanés), au tronçon de quelques kilomètres (processus à l’échelle de quelques événements) jusqu’à l’ensemble de la rivière (processus sur le long terme, i.e. dizaines d’années), en couplant une expérimentation de terrain et de laboratoire avec l’utilisation de la modélisation numérique 1D et 2D. L’objectif final est de reproduire et prédire la dynamique des sédiments fins en lien avec la végétation sur les bancs de galets, pour des écoulement non-permanents (recouvrement et découvrement des bancs) et sur de longues périodes. Ces travaux permettrons alors de proposer des outils et recommandations pour une meilleure gestion des rivières alpines et limiter les dépôts de sédiments fins sur les bancs de galets. Ce projet sera réalisé avec le concours de deux partenaires académiques (Irstea et IGE) et d’un partenaire industriel (EDF) avec le soutien de gestionnaires de rivière locaux (SPM, SISARC, SIMBHI).

Coordination du projet

Benoit Camenen (Irstea, unité de recherche RiverLy)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

EDF / R&D EDF R&D SITE CHATOU
IGE Institut des Géosciences de l'Environnement
Irstea RiverLy Irstea, unité de recherche RiverLy

Aide de l'ANR 450 952 euros
Début et durée du projet scientifique : janvier 2019 - 48 Mois

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