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Le transport sédimentaire et
les obstacles à l’écoulement
Photo Asca
Fabrice CATHELINAgence de l’Eau RM&C
Délégation de Montpellier
Le transport sédimentaire : un enjeu identifié ?
Transport sédimentaire et équilibre dynamique
Les principales atteintes à la dynamique naturelleLes effets possibles liés à un ouvrage
Les conséquences hydromorphologiques et écologiques
La gestion du transport solide : pour quoi faire ? Diagnostic et orientations de gestion et de restaur ation
Consignes de gestion et/ou aménagement des barrages et des seuils
Effacement de l’ouvrageExemples
Eléments abordés
Le transport sédimentaire : un enjeu identifié ?
Le transport sédimentaire : un enjeu identifié ?
SDAGE RMC 1996 : la dynamique fluviale est une comp osante essentielle de l’équilibre naturel des cours d’eau
Il prévoyait : la lutte contre les déficits constat és, la réalisation d’étude de dynamique fluviale, la gestion des transports solid es
La notion de « continuité écologique » introduite par la DCE se définie comme la libre circulation des organismes vivants et leur ac cès aux zones indispensables à
leur reproduction, leur croissance, leur alimentati on ou leur abri, le bon déroulement du transport naturel des sédiments ainsi que le bon fonctionnement
des réservoirs biologiques (connexions, notamment l atérales et conditions hydrologiques favorables (article R214-109 CE))
Article L214-17 CE : 2° Une liste de cours d’eau, p arties de cours d’eau ou canaux dans lesquels il est nécessaire d’assurer le transp ort suffisant des sédiments et la
circulation des poissons migrateurs. Tout ouvrage d oit y être géré, entretenu et équipé selon des règles définies par l’autorité adm inistrative, en concertation
avec le propriétaire ou, à défaut, l’exploitant
Le transport sédimentaire : un enjeu identifié ?
Le SDAGE RM (2010-2015) - OF 6A : Agir sur la morpho logie et le décloisonnement pour préserver et restaurer les mil ieux aquatiques
Transport sédimentaire et équilibre dynamique
Transport sédimentaire et équilibre dynamique
En conditions naturelles, les cours d’eau établisse nt une combinaison entre des variables de contrôle (ou de processus) et
des variables de réponse (ou de structure)
2 variables de contrôle principales :
la puissance (pente x débit) ou flux d’eau
la charge solide (volume, taille des sédiments) ou flux de sédiment
Variables de réponse = morphologie :profils en long et en travers, sinuosités, faciès, etc.
Transport sédimentaire et équilibre dynamique
La balance de Lane 1955
Transport sédimentaire et équilibre dynamique
Les débits liquides et solides varient dans le temps => le lit varie
en altitude autour d’un niveau moyen en fonction des crues
+-
Exhaussement
Incision
Les crues fréquentes (hautes eaux : Q2 à Q5) transportent le plus de sédiments
Ces débits fréquents sont primordiaux car ils façonnent le lit (succession de faciès,
déplacement des bancs, etc.)= crues morphogènes
Transport sédimentaire et équilibre dynamique
Le transport actif (ou morphogène) est celui en int eraction avec le lit : dépôts et reprises qui conditionnent l’évolution morphologiqu e du lit
Courbe de Hjulstrom
J.R. Malavoi, C.C. Garnier, N. Landon, A. Recking, Ph. BaranElements de connaissance pour la gestion du transport solide en rivièreCollection « Comprendre pour agir » - ONEMA
Transport sédimentaire et équilibre dynamique
Zone de dépôt Zone de transport Zone d’érosion
Durant leur parcours, les cours d’eau tendent vers des pentes qui
assurent le transport vers l’aval des sédiments provenant d’amont =
profil en long
Les principales atteintes à la dynamique naturelle
Les effets possibles liés à un ouvrage
Les conséquences hydromorphologiques et écologiques
Les principales atteintes à la dynamique naturelle
1. Réductions des apports des versants montagneux dé s le 19ème siècle :- reboisement « naturel » et déprise agro-pastorale
- travaux RTM (seuil de stabilisation et de piégeage des matériaux)
2. Réduction des apports présents dans les lits mine urs et majeurs :- curages et dragages en lit mineur
- extractions de granulats en lit mineur, lit majeur et terrasses
3. Travaux et aménagements du lit :- rectification, recalibrage, protection de berge, e ndiguement
4. Diminution des crues morphogènes et colmatage du plancher alluvial
5. Obstacles à l’écoulement : barrages et seuils
Les effets possibles liés à un ouvrage
Piégeage des sédiments grossiers => érosion progres sive du lit à l’aval
Débits réduits (débits réservés) ou variation brusq ue de débits (lâchers) voire suppression des crues morphogènes
Augmentation de la fréquence et/ou de la durée des débordements
Accumulation de sédiments fins dans la retenueModification des faciès naturels du fait du remous liquide
Blocage des processus d’érosion latérale
Augmentation T° en été et diminution oxygène dissou s pouvant s’accompagner de phénomène d’eutrophisati on
Diminution quantité d’eau à l’étiage due à l’évapor ation
Les conséquences hydromorphologiques et écologiques
Incision des lits
Exemple d’incision dans le substratum argileux –
Drac à St-Bonnet (photo Asca )
Baisse niveau de la nappeIncision substratum - Têt aval (photo Asca)
Disparition du substrat alluvial
A l’origine de :- Perte d’habitat pour les biocénoses aquatiques et r ipicoles- Perte des fonctionnalités de régulation physico-chi mique
- Affouillement des ouvrages (ponts,digues,etc.)- Assèchement des annexes fluviales
- Etc.
La gestion du transport solide : pour quoi faire ?
Diagnostic et orientations de gestion et de restaur ation
Consignes de gestion et/ou aménagement des barrages et des seuils
Effacement de l’ouvrage
Exemples
La gestion du transport solide : pour quoi faire ?
⇒ Définir une stratégie par bassin versant pour aller ensuite au tronçon et à l’ouvrage
Objectif : assurer un transport suffisant des sédiments
C’est-à-dire, selon J.R. Malavoi, C.C. Garnier, N. Landon, A. Recking, Ph. Baran* :
- Bilan sédimentaire équilibré : apports amont compen sent exportations vers l’aval, en volume et en nature des sédiments (analy se moyenne sur 3 à 5 ans)
- Préserver le fonctionnement des hydrosystèmes (lit mineur, lit majeur et annexes hydrauliques)
Voire (niveaux + restrictifs) :
superficie, épaisseur, nature granulométrique, agen cement du substrat alluvial, suffisants pour garantir :
- Habitat des biocénoses aquatiques- Zone de reproduction d’une espèce cible
*Elements de connaissance pour la gestion du transpo rt solide en rivièreCollection « Comprendre pour agir » - ONEMA
Transport solide : diagnostic et orientations de ge stion et de restauration
Le diagnostic géomorphologique
- Analyse des transformations et de la réponse du mil ieu par tronçon homogène- Analyse des interactions entre tronçon (zones de pr oduction, points de rupture
de la continuité sédimentaire, zone de piégeage, et c.)- Analyse des impacts et des enjeux (sécurité, enviro nnemental, économique,
ressource en eau, paysager, usages de la rivière, e tc.)-Analyse de la capacité de réajustement morphologiqu e d’un cours d’eau
N O T E D 'E F F IC IE N C E M A X IM A L E P R O B A B L E D 'U N P R O J E T D E R E S T A U R A T IO N
0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0
V is t r e
O u c h e
A lb a r in e
p u is s a n c e t r a n s p o r t s o l id e é r o d a b i l i t é d e s b e r g e s e m p r i s e d i s p o n ib le q u a l i t é d e l 'e a u
Biotec, Malavoi J-R (2007)
Transport solide : diagnostic et orientations de ge stion et de restauration
Orientations de gestion et de restauration
1. La préservation des zones actuelles de production , voire la restauration des apports des versants
2. Préservation des stocks en lit majeur (notion d’e space de mobilité), voire suppression des protection de berge
3. La limitation des curages et transfert des alluvi ons ou réagencement sur place
4. L’interdiction de création de gravières dans l’es pace de mobilité et protection des gravières existantes si risque de capture impor tant
5. Consignes de gestion et/ou aménagement des barrag es et des seuils
6. Effacement de l’ouvrage
En fonction des opérations, définition d’un protoco le de suivis : photographique, hydrométrique, topographique, granulométrique, bath ymétrique, biologique, etc.
Transport solide et restauration d’une zone alluvia le
Extrait Fiche zones alluvialeOFEFP (Berne - CH)Auteurs : B. Lachat, P.-A. FrossardA. Kirchhofer, C. RoulierEdition 2001
Transport solide : consignes de gestion et/ou amén agement des barrages et des seuils
- Débits réservés (modulation saisonnières)
- Gestion par « transparence » en période de crue (choi x du débit de déclenchement, durée de la « transparence »)
- Chasses et vidanges / charge de fond ?
- Modification de l’ouvrage (nouvelles vannes, échanc rure)Difficultés : coûts et contraintes économiques
- Transfert de sédiments
Transport solide : effacement de l’ouvrage
Les effets potentiels à évaluer pour anticiper les processus et préconiser des mesures préventives ou d’accompagnement
- Erosion régressive dans remous solide amont de l’ouv rage
- Apports sédiments en aval
- Erosion latérale
- Modification des peuplements biologiques et des pro cessus physico-chimiques
- Abaissement de la nappe
- Remplacement d’un paysage « plan d’eau » par un paysa ge « cours d’eau »
Exemple* : Effacement du barrage de Fatou sur la Bea umeSolignac-sur-Loire (Haute-Loire)
Maître d’ouvrage : Établissement public Loire
Hauteur de chute : 6,10 mètresSédiments accumulés estimés : 6 000 m3
Objectifs : assurer la sécurité publique, rétablir la continuité écologique
L’opération s’est déroulée en quatre phases (juille t - octobre 2007) :
- La retenue est vidangée
- Le site est curé et les sédiments sont stockés à l’ amont de la retenuepour assèchement
- L’ouvrage est démonté
- Les berges sont remises en état et des graviers son t apportésdans le lit mineur
Coût total de l’action : 204 850 €
* Recueil d’expériences sur l’hydromorphologie (ONEMA mai 2010)
Exemple* : Arasement d’un seuil sur la Corrèze Tulle (Corrèze)
Maître d’ouvrage : Communauté de communes Tulle et Cœur de Corrèze
Hauteur de chute : 3 mètresRemous liquide : 600 à 850 mètres en fonction
des débits
Objectifs : assurer la libre circulation des canoës – kayaks,Permettre recolonisation de la truite et du saumon,
rétablir un profil en long
L’opération (juin 2008 - septembre 2009) comprenait sur un linéairede 600 m :
- Arasement du seuil (chute résiduelle de 30 cm)
- Tapis d’enrochement sur 40 m en aval du seuil pour éviter érosion
- Pose d’un géotextile végétalisé sur 600 m
- Epis déflecteurs pour conforter le mur de soutènemen t de la route-Et recentrer les écoulements
Coût total de l’action : 293 000 €
* Recueil d’expériences sur l’hydromorphologie (ONEMA mai 2010)
Merci de votre attention !
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