Présentation général de l’Observatoire des Sédiments du Rhône · 2012-04-07 ·...

Présentation général de l’Observatoire des Sédiments du Rhône

Le Rhône est le quatrième fleuve européen et son bassin versant correspond au quart du territoire français (69 500 km²). De sa source dans les Alpes suisses à la mer Méditerranée, ce fleuve se déploie sur 765 km, dont près de 550 km sur le territoire français où son module passe de 250 m3/s (à Genève) à près de 1 700 m3/s (à l’embouchure). La vallée du Rhône a toujours été une voie de communication majeure à l’échelle européenne, mais le fleuve lui‐même est une infrastructure de transport. Afin d’optimiser la navigation, mais également dans la perspective d’exploiter la puissance de ses flots, le Rhône a été aménagé très tôt, dès la première moitié du XIXe siècle. En 1933, est créée la Compagnie Nationale du Rhône qui a pour mission, en plus d’assurer la navigabilité du fleuve et l’utilisation de ses eaux pour l’irrigation, de développer l’hydro‐électricité. Aujourd’hui, le Rhône compte 20 centrales hydro‐électriques et 13 écluses permettant une navigation fluviale au gabarit européen sur près de 300 km. Outre ces aménagements, c’est l’ensemble des transformations du bassin versant et de la vallée qui ont modifié radicalement la production, le transfert et les conditions de dépôt de la charge sédimentaire du fleuve. L’aménagement du fleuve, les modifications de l’occupation du sol du bassin versant, les évolutions climatiques, les extractions de granulats sont autant de paramètres qui ont modifié les dynamiques sédimentaires du fleuve. Face aux enjeux actuels, inondations, recul du trait de côte, pollution des sédiments dans le chenal et sur les marges alluviales, il est devenu urgent de mieux comprendre comment fonctionne ce système, quels sont les flux qui transitent, comment évoluent les stocks, comment flux et stocks interagissent. Dans le cadre du Plan Rhône, le constat d’un besoin de connaissances sur les dynamiques sédimentaires du fleuve s’est donc imposé. De par la taille et la complexité du fleuve, ces dernières étaient restées jusqu’à présent assez générales, théoriques et parcellaires. Partant du constat qu’il n’est pas possible de comprendre les phénomènes sans les mesurer, les observer et les quantifier, la volonté de créer un observatoire des ces dynamiques a alors émergé et a pris peu à peu forme. L’amélioration des connaissances scientifiques permettra à terme de mettre en place des outils pour gérer durablement le fleuve et ses sédiments. Beaucoup d’éléments sont aujourd’hui manquants pour quantifier les différents types de charge sédimentaire, connaître leurs perturbations et pour définir les modalités d’action à mettre en œuvre pour remédier aux impacts négatifs des aménagements et des pollutions. Les actions de recherche actuelles sont la base des préconisations de gestion de demain. L’OSR a été construit dans cette perspective avec les partenaires du Plan Rhône. Il s’agit donc d’un observatoire de recherche pluri‐disciplinaire, dont les travaux relèvent de la recherche dite « fondamentale », même si certaines actions ont été, dés le départ, conçues avec une finalité opérationnelle. La démarche scientifique, élaborée en consensus avec l’ensemble des chercheurs impliqués est basée sur des perspectives de recherche à 5‐10 ans. Il s’est constitué comme un véritable laboratoire de sciences intégrées (integrated river sciences) dont la vocation est de produire sur le long terme des connaissances scientifiques permettant de mieux comprendre la dynamique d’un tel système et d’éclairer les opérateurs publics. L’OSR a été monté grâce à la collaboration de deux Zones Ateliers du CNRS : la Zone Atelier du Bassin du Rhône (ZABR) et la Zone Atelier de l’Observatoire Régional Méditerranéen sur l’Environnement (ORME) et s’inscrit dans une co‐construction scientifiques – acteurs de l’eau. Les principaux gestionnaires du fleuve, les services d’Etat et l’Agence de l’Eau Rhône Méditerranée Corse, la Compagnie Nationale du Rhône, ainsi que les régions riveraines du fleuve : Rhône Alpes, Provence Alpes Côte d’Azur et Languedoc Roussillon, sont associés à l’OSR. L’OSR est un projet financé au titre

du volet inondation du Plan Rhône et bénéficie à ce titre de l’appui financier du Fond Européen de Développement Régional (FEDER). Côté scientifique, plusieurs équipes du CNRS collaborent étroitement avec le Cemagref, l’Ecole Nationale des Travaux Publics d’Etat et l’Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire. Dans le cadre de sa prochaine programmation, EDF participera au soutien financier et technique de l’OSR et l’IFREMER viendra appuyer la réflexion scientifique des équipes déjà en place.

Les partenaires techniques et financiers de l’OSR

Les travaux de recherche engagés portent sur les stocks et les flux sédimentaires dans le but de comprendre la variabilité spatiale et temporelle de la dynamique sédimentaire et de raisonner en terme de budget sédimentaire dans une perspective comparative et multiscalaire (variation amont/aval, inter‐comparaison des sections court‐circuitées ou des retenues, contribution événementielle, fluctuation saisonnière, évolution interannuelle et à long terme) afin de bien mesurer l’importance respective des facteurs de contrôle et caractériser les tendances évolutives. Pour aborder ce vaste champ thématique, l’OSR regroupe un large panel de disciplines scientifiques (géomorphologie fluviale et littorale, hydraulique, hydrologie, sédimentologie, géochimie et chimie des contaminants, écotoxicologie). Le projet a été programmé dans un premier temps sur une année 2009/2010 puis reconduit sur un triennal (2010/2013). Le présent rapport clôture la fin de la première année de ce triennal.

Les objectifs scientifiques de l’OSR

D’une manière générale, pour avancer sur ces problématiques, l’OSR se fixe comme objectif scientifique de comprendre la variabilité spatiale et temporelle de la dynamique sédimentaire et de raisonner en terme de budget sédimentaire dans une perspective comparative et multiscalaire (variation amont/aval, inter‐comparaison des sections court‐circuitées ou des retenues, contribution événementielle, fluctuation saisonnière, évolution interannuelle et à long terme) afin de bien mesurer l’importance respective des facteurs de contrôle et caractériser les tendances évolutives. Pour répondre à cette ambition, plusieurs axes de recherche se dessinent : Quantifier le transfert sédimentaire de la charge en suspension et de la charge de fond à

différentes échelles temporelles (séculaire, inter‐annuelle, événementielle).

Quantifier les flux de contaminants organiques et minéraux associés aux sédiments. Etudier les relations entre les dynamiques fluviales et les processus de morphogénèse

deltaïque et littorale, caler les modèles morphodynamiques prédictifs d’évolution du trait de côte.

Etablir un budget sédimentaire intégrant les discontinuités longitudinales et les entrées,

c’est‐à‐dire toute la complexité géographique du continuum mettant en lumière le rôle des aménagements dans ce processus.

Caractériser (datation, pollution) les stocks sédimentaires (retenues et marges alluviales) et

établir une typologie des remplissages. Comprendre notamment la répartition des polluants hydrophobes stockés et des phénomènes de remobilisation.

Modéliser les écoulements et évaluer les conséquences hydrologique et hydraulique de

l’histoire sédimentaire contemporaine du corridor alluvial rhodanien. Analyser les effets du changement climatique sur les dynamiques fluvio‐sédimentaires et sur

l’interface fleuve‐mer

Ces questions scientifiques ne peuvent être résolues facilement et nécessitent une démarche collective et interdisciplinaire sur plusieurs années, étant entendu que les premières connaissances serviront de base pour produire les suivantes. La réflexion s’inscrit donc dans la durée, au sein d’un observatoire qui collecte et diffuse la donnée, et favorise le partage des idées et les partenariats. Pour répondre à ces questions, étape par étape, l’actuelle programmation triennale repose sur douze actions scientifiques.

Les actions de recherche de l’OSR (programme 2010/2013)

Action 1 ANALYSE DE L’EVOLUTION DE LA GEOMETRIE DU CHENAL DE GENEVE A LA MER

Action 2 CARACTERISATION DU CONTINUUM SEDIMENTAIRE A LARGE ECHELLE

Action 3 CARACTERISATION ET DYNAMIQUE DE LA CHARGE DE FOND EN TRANSIT A L’EMBOUCHURE DU GRAND RHONE

Action 4 CARACTERISATION ET DEVENIR DES STOCKS SEDIMENTAIRES POLLUES

: AXE TH

EMATIQUE « STO

CKS ET

DESTO

CKAGES »

Action 5 FINALISATION DU SCHEMA DIRECTEUR DE RE‐ACTIVATION DE LA DYNAMIQUE FLUVIALE DES MARGES DU RHONE

Action 6 CONSOLIDATION DU RESEAU DE MESURE DE FLUX DE MES ET DE CONTAMINANTS ASSOCIES

Action 7 CARACTÉRISATION BIO‐PHYSICO‐CHIMIQUE ET TRAÇAGE DES SÉDIMENTS ET DES POLLUANTS ASSOCIÉS

Action 8 SUIVI ET RETOUR D’EXPERIENCE SUR DES EVENEMENTS HYDROLOGIQUE NATURELS ET ANTHROPIQUES

Action 9 SUIVI DE LA CHARGE DE FOND

AXE TH

EMATIQUE « M

ETROLO

GIE DES

FLUX »

Action 10 MODELISATION

Action 11 GESTION ET EXPLOITATION DE LA BASE DE DONNEES OSR

AXE TECHNIQUE

« OUTILS COMMUNS &

VALO

RISATION »

Action 12 VALORISATION ET DIFFUSION DES CONNAISSANCES PRODUITES PAR L’OSR

Le présent rapport se compose de synthèse d’avancement des actions suivantes : A1, A2, A4, A5, A6, A7, A8, A11. En ce qui concerne les autres actions, certaines n’ont pas encore débutées, d’autres donne lieu à d’autres formes de livrables techniques.

Rapport annuel – Semestre 4 (2011) Synthèse OSR/Action 1

Analyse de l’évolution géométrique du chenal de

Genève à la mer Personnes impliquées Equipe de recherche

Elsa Parrot CNRS‐ UMR 5600 / Environnement Ville et Société (EVS) – Lyon, Ecole Normale Supérieur

Hervé Piégay CNRS‐ UMR 5600 / Environnement Ville et Société (EVS) – Lyon, Ecole Normale Supérieur

Michal Tal CNRS – UMR 6635 / Centre Européen des géosciences et de l’environnement (CEREGE) – Aix‐en‐Porvence, Europôle de l’Arbois

1. Objectif de l’action L’anthropisation du linéaire du Rhône au cours de ces 150 dernières années, en termes d’aménagements (barrages, digues, casiers…) et de changements d’occupation du sol (agriculture, industrialisation…), a provoqué la modification morphologique du lit. Cette action propose de rendre compte de ces évolutions géométriques, en se basant sur une analyse historique quantifiée de la bathymétrie. Ainsi, cette action aura pour but d’établir un diagnostic objectif et partagé de l'état et de l'évolution morphologique du lit au cours du dernier siècle sur tout le continuum. A plus long terme, et conjointement avec l’action 2, les perspectives de cette analyse permettront de mettre en place une stratégie de campagnes de terrain futures de l’OSR efficaces, notamment en terme de carottage permettant de caractériser qualitativement les stocks sédimentaires, de suivre le transport solide, de fournir un diagnostic sur les conditions d’habitats dans le chenal… Cette action constitue, par la suite, une base de connaissances pour aborder, de manière plus opérationnelle, les questions en lien avec la restauration écologique, l'état des habitats, les conditions de transport solide et les risques associés.

2. Résultats marquants

a. Recensement des données bathymétriques Le tableau 1 (non exhaustif) recense les données bathymétriques du chenal du Rhône mises à disposition par la CNR. Ces données consistent en un ensemble de profil en travers tous les 500 m, de la partie aval du lac Léman (en France, en aval de Chancy‐Pougny), à l’embouchure du Rhône (Camargue). Elles sont répertoriées par point kilométrique, ou PK, et par année, permettant l’étude en diachronique de l’évolution topographique. Nous disposons de données suffisamment anciennes pour couvrir une étude avant et après la construction de certains barrages. Les données des secteurs manquant, dont la gestion revient à VNF, ainsi que les données antérieures aux années 60‐70 devront être collectées prochainement.


Tableau 1 : Bilan des données bathymétriques numérisées du chenal du Rhône. Données disponibles de la CNR : un profil en travers tous les 500 m.


b. Développement méthodologique : la segmentation du chenal du Rhône en tronçons homogènes

Le Rhône n’a pas une configuration homogène (en termes de pente et de structure), du lac Léman à son embouchure. Aussi, l’étude des caractéristiques morphologiques du corridor du Rhône, ne peut pas se faire de façon uniforme sur son ensemble. Il a donc été nécessaire de segmenter le chenal en tronçons homogènes, tout en tenant compte des ruptures de pentes, des biefs existants (Rhône complet ou total, Rhône court‐circuité ou vieux Rhône, canal de dérivation), des confluences, des implantations des ouvrages, de la géologie… Dans un premier temps il a été question d’extraire le profil en long du chenal du Rhône, puis de localiser géographiquement les contraintes physiques d’origines naturelles et anthropiques. Dans un deuxième temps, il s’agissait de détecter les ruptures selon des méthodes d’analyses statistiques (test de Pettitt et Hubert) et de décomposition du signal (méthode des ondelettes). Le détail de la méthode est précisé en Erreur ! Source du renvoi introuvable.. La décision de la segmentation du profil en long du chenal du Rhône s’est faite en combinant les différents résultats obtenus par la segmentation évidente (fonction des contraintes naturelles et anthropiques), les observations effectuées dans des précédentes études (SOGREAH 2000), et les analyses statistiques.

c. Résultats scientifiques : la segmentation en 55 premiers tronçons dits homogènes

Un profil en long de synthèse (Figure 1) permet de replacer les différents résultats des analyses statistiques et des observations sur le chenal. Les tests de Pettitt et d’Hubert sur le signal de pente (Erreur ! Source du renvoi introuvable.) ont permis de localiser des ruptures en accord avec la structure, souvent liés aux variations de pentes, aux biefs, aux affluents, aux ouvrages (Figure 1). La caractérisation de la pente du Rhône par la méthode des ondelettes est uniquement qualitative et ne nous donne qu’une faible information globale peu précise (Erreur ! Source du renvoi introuvable.). La segmentation (non définitive) du chenal du Rhône en tronçons homogènes a été arrêtée en tenant compte des propriétés physiques du milieu et des tests statistiques. Les variables qualitatives n’ont, quant à elles, pas été prises


Figure 1 : Profil en long du Rhône et mise en évidence de sa structure et des différentes contraintes naturelles et anthropiques


Figure 2 : Profil en long du Rhône segmenté en 55 tronçons homogènes


3. Perspective 20112012

a. Approfondir encore les questions méthodologiques pour mieux faire émerger les différentes unités morphologiques

La question de la localisation précise des méso‐formes n’a pu se faire à l’échelle du linéaire. Le programme n’étant pas assez précis, la détermination des séquences seuil‐mouille par la méthode des ondelettes pourra être envisagée par tronçon homogène (et non plus sur le PL entier) afin d’essayer de « limiter » les erreurs. La question qui se pose est : cette méthode est‐elle adaptée pour localiser les méso‐formes ? Ne serait‐elle pas plus adaptée pour caractériser les grandes structures ? Des paramètres physiques du signal le plus faible (signal 1) ont pu être définis (Erreur ! Source du renvoi introuvable.). De même, des tests statistiques sur les « up and down » pourront être envisagés afin de déterminer des paramètres physiques. Aussi, des tests statistiques d’après la méthode d’O’Neill et Abraham (1984) vont être expérimentés afin de localiser les seuils et les mouilles à partir d’une valeur limite (T), en deçà de laquelle l’extremum local n’est pas considéré comme une méso‐forme.

b. Interpréter les résultats acquis cette année L’étude de la discontinuité du profil en long du Rhône a permis une première caractérisation de tronçons homogènes. De cette segmentation, il ressort des caractéristiques majeures tels que les grandes ruptures, les pentes moyennes, la morphologie du fond… autour desquelles plusieurs hypothèses d’interprétation se posent et qu’il sera question d’aborder (géologie, héritages, apports sédimentaires des affluents, anthropisation, effet de retour d’eau dans les retenues, curages…). Il sera alors question de coupler la caractérisation de la pente et de la morphologie du chenal du Rhône en comparant la variation des pentes actuelles à la variation de la morphologie longitudinale du fond.

c. Explorer la variabilité temporelle En amont, il sera question d’extraire les profils en long à partir des données bathymétriques disponibles et plus anciennes. Une première analyse de l’évolution de la forme globale du profil permettra de mettre en évidence les changements de tendance de la courbe. L’observation de ces variations et une étude bibliographique permettra d’émettre des hypothèses quant à l’origine de l’évolution du profil au cours du temps et de localiser les zones susceptibles d’en être la cause. Les profils en long avant et après la construction de chaque aménagement seront projetés afin de suivre l’évolution du chenal du Rhône, en analysant localement l’écart à la moyenne de la moyenne mobile entre chaque profil. La localisation des ruptures et leur possible évolution dans le temps donnera une information majeur quant à la validation ou la réfutation des hypothèses des facteurs d’évolution et au devenir du chenal.

4. Valorisation scientifique Cette action n’a donné lieu à aucune valorisation scientifique à l’heure actuelle.


5. Données disponibles

Les données utilisées sont des points topographiques/bathymétriques issus de profils en travers. Deux sources de données ont été mobilisées :

La Base de Données Topographique de la vallée du Rhône (BDT Rhône) et de la Compagnie Nationnale du Rhône. Cette base de données a été produite par l’IGN dans le cadre du Plan Rhône.

Les mesures de la Compagnie Nationale du Rhône. Ces données ont été obtenues via le conventionnement CNRS/CNR établie pour l’OSR (fiche n°6).


Caractérisation du continuum sédimentaire

Personnes impliquées Equipe de recherche

Guillaume Raccasi CNRS – UMR 6635 / Centre Européen des géosciences

et de l’environnement (CEREGE) – Aix‐en‐Porvence,

Europôle de l’Arbois

Elsa Parrot CNRS‐ UMR 5600 / Environnement Ville et Société

(EVS) – Lyon, Ecole Normale Supérieur

Hervé Piégay CNRS‐ UMR 5600 / Environnement Ville et Société

(EVS) – Lyon, Ecole Normale Supérieur

Michal Tal CNRS – UMR 6635 / Centre Européen des géosciences



Mireille Provansal CNRS – UMR 6635 / Centre Européen des géosciences



1. Objectif de l’action Cette action permet de répondre aux questionnements suivants :

connaissance de l’habitat aquatique, mise en évidence de secteurs mobiles ou au contraire plus fixes en faisant le lien avec les conditions hydrauliques locales,

calage des formules d’hydraulique pour le calcul du transport solide potentiel. C’est la première étape pour l’étude du transport solide et de ses caractéristiques tout au long du continuum en lien avec les sources potentielles, les discontinuités possibles et les transferts sableux au littoral

lien entre transport solide et risque inondation, réflexion autour de la question des excès/déficits sédimentaires du lit et des enjeux en matière de curage/écrémage des bancs.

Les Objectifs à atteindre au terme de l’année 1 étaient la mise en place d’un protocole et d’un planning de prélèvement d’échantillons granulométriques au fond du lit. Dans ce but plusieurs actions ont été menées qui vont être détaillées dans la suite :

Synthèse des données granulométriques et intégration dans un SIG.

Développement d’une méthode de prélèvement sur le Rhône à partir d’embarcations disponibles et de bennes de prélèvement de type Cooper Scooper

Test des bennes dans des conditions granulométriques les plus difficiles puis dans des conditions de travail en routine

Mise en place du protocole de prélèvement pour l’ensemble du corridor fluvial de Génissiat à la mer.



a. Synthèse granulométrique Après lecture de la synthèse bibliographique effectuée par Citterio et Vassa (2005), qui dresse un état des lieux des connaissances dans le domaine sur le Rhône, il s’avère qu’il y a très peu de données granulométriques publiées à ce jour. L’Etude Globale Rhône (EGR), dans son volet transport solide recense une grande partie des données disponible à la date de sa réalisation (2000). Ces données sont le plus souvent issues d’études assez anciennes pouvant remonter aux années 1970. La fin des aménagements et surtout les crues importantes des années 1990 et des années 2000 (dont la crue de 2003), ne permettent souvent que d’utiliser ces données de façon qualitative. Les données de l’EGR permettent toutefois de localiser des zones d’extraction de matériaux et de caractériser leur nature. Ces informations devraient permettre de borner les zones à explorer par la suite :

Un secteur dragué de façon récurrente pour les besoins de la navigation, montre une zone de dépôts.

Les secteurs dragués pour la commercialisation des matériaux seront à explorer avec précaution ; dans des secteurs où l’hydrodynamisme est faible, le fond du chenal n’est peut être plus constitué d’une charge de fond potentielle récente, mais d’un niveau sédimentaire ancien mis à jour par les prélèvements et ne correspondant pas à la réalité géomorphologique du terrain.

Dans la bibliographie, il y a peu de données granulométriques récentes publiées. Sur le Rhône en aval d’Arles, la thèse de Christelle Antonelli, mentionne des mesures dans le Rhône et dans le Grand Rhône. Le mémoire de Master de Romain Capanni comporte lui des mesures dans le Petit Rhône. Parmi les données non publiées, nous avons pu accéder aux informations concernant les prélèvements granulométriques effectuées par l’équipe de Sylvie Merigoux (UMR CNRS 5023 – LEHNA) dans le cadre du Programme de suivi de restauration du Rhône. Mais si ces données représentent un nombre important de granulométrie dans des vieux Rhône, elles ne sont pas localisées de manière précise et ne permettent d’avoir qu’une idée de la granulométrie. De plus, ces prélèvements ont été effectués sur les bords du chenal à des profondeurs ne dépassant pas 1 m. La CNR nous a précisé récemment qu’une de ses équipes avait effectué des mesures de granulométrie, les données n’ont pas encore pu être consultées à l’heure actuelle. L’ensemble de ces données est intégrée dans un SIG à usage interne pour faciliter la prise de décision quand à la localisation des prélèvements granulométriques à réaliser dans cette action (Figure 1). Les résultats du SIG permettront également de travailler sur la notion d’affinement granulométrique depuis l’amont vers l’embouchure. Ces données pourront également être exploitées pour être comparées avec les résultats des prélèvements afin de rechercher une évolution dans la taille granulométrie du plancher alluvial depuis les années 1970 (Données les plus anciennes de l’EGR).


Source

PK BiefExtraction

Graviers

Extraction

Finsinfo

Qualitatif

Vieux

Rhône

Qualitatif

Retenue

D50

moyen

(mm)

D50

surface

(mm)

InfodM

mm

d10

mm

d30

mm

d50

mm

d70

mmd90

d70/

dMInfo

dM mm

masse

dM mm

surfaceInfo

109.5 55 77 Retenue

110

Pont

Avenue de

la

république

111.8 Affluent

112 Port (RG)

112.8Pont des

lônes (D95)

113.6

116.5 Port (RG) 55 77 Retenue

116.8

118

119.8Barrage des

Charmes Pont

D11

119.9

Affluent (RD)

L'Em

broye

120.3

Affluent (RG)

Ruisseau

de

Lambert

121.5

Affluent (RD)

le Turzon

37 1 11 32 55 85 1.49 lit

123 55 77Vieux

Rhône

123.9

Affluent (RD)

Ruisseau

des

Feuilles

124

Barrage‐

écluse

Beauchatel

26‐38 0.4‐0.8 1.4‐14 12‐32 35‐58 80‐85 1.44

125

Affluent

(RG) La

Véore

126

EGR : V3D1A4 1ère étape Diagnostic de l'état actuel Calcul du transport solide

Info extraction

dragages

Dragages de fins remis dans le canal

Extraction gravier principalem

ent dans

Vieux Rhône en

1999‐2000

Canal de fuite,

dans la masse

Rem

ofilisation matérieux fins 40 000 m3/ans depuis 1987

Graviers et matériaux fins

Lone (RG)

EGR : V3D1A6 1ère étape

Diagnostic de l'état actuel Bilan

des extractions

EGR : V3D1A3 1ère étape Diagnostic de l'état actuel Analyse par

aménagement

CanalRhône

BD carthage, PK CNR, Bing map, Bing road, Google

map

Beauchastel 1957‐1963

Lone (RD)

Lone (RD)

de l'Ove

Ile

779 000 m3

Vieux Rhone Extractions graviers 10 000 m3/ans

371 000 m3

Figure 1 : Synthèse bibliographique de l'analyse du bief de Beauchastel

Présenter aussi les différentes méthodes de prélèvements et indiquer les contraintes pour les prélèvements volumétriques suite aux travaux de Church.

b. Acquisition et caractéristiques des bennes Cooper Scooper La benne à sédiment Cooper Scooper est un nouveau type de préleveur développé par Singer (2008). Il s’agit d’une benne à la forme évasive que l’on tracte sur le fond pour récolter un échantillon granulométrique représentatif de la couche de surface. Les caractéristiques de la petite benne sont les suivantes : 36 x 23 x 2 cm avec une barre de 91.5 cm fixée sur l’axe de rotation au fond de la benne qui permet de la tracter sur le fond du chenal pour collecter l’échantillon. Pour permettre une meilleure pénétration dans les sédiments des dents sont fixés à l’entrée avec un pas de 6 cm La masse à vide de la benne est de 29 Kg. Une partie de la masse est localisée à la base de la benne avec la présence de lests de plombs qui la maintiennent au fond pendant la collecte de l’échantillon. Avec ce préleveur, Il est possible de remonter des échantillons de sédiments de 16 Kg. Une grille de maille 0.063 mm est positionnée au bas de la benne pour permettre sa vidange en eau pendant la remontée sans lessivage de l’échantillon. Les tests effectués par Singer (2008) montrent que :

La mise en œuvre de la benne à sédiment Cooper Scooper se fait sur 1.5 m pour collecter l’échantillon.

L’échantillon est collecté jusqu’à une profondeur de 5 cm maximum.

Elle ne peut pas être déployée si des particules sont d’une taille supérieure à 128 mm

Dans le cas où des particules sont comprises entre 64 et 128 mm, il faut effectuer au moins 3 prélèvements pour obtenir un échantillon dont la représentativité est proche de 99 % ( ? je ne comprends pas).


En cas d’armurage, l’échantillon collecté n’est pas représentatif du milieu. Sur le Rhône, l’analyse bibliographique des données existantes montre que dans certains secteurs une fraction de la granulométrie peut être supérieure à la limite des 128 mm pour répondre au critère des 99 %. Pour éviter la collecte de multiples échantillons avec un seul petit préleveur une deuxième benne de taille plus conséquente a été construite. Elle sera utilisée pour la première fois dans le cadre de cette étude. Ses caractéristiques sont les suivantes : 54 x 42 x 34.5 cm, avec toujours un axe de 91.5 cm et l’espacement entre les dents est de : 7.5 cm. Sur cette benne, contrairement à la première où les lests de plombs sont fixés à la base, 2 chambres sont destinées à recevoir le lest, toujours à la base. A vide, la benne pèse 55 Kg et pourrait remonter un échantillon de 60 Kg au maximum (d’après Mike Singer qui à développer ce second modèle). Lors des premiers tests, les chambres ont été lestées avec des plombes de pêche pour un total de 10 Kg. Actuellement, les plombs de pêche ont été retirés pour couler du plomb dans les chambre afin d’optimiser le lest. Au final, la benne vide devrait peser dans les 80 Kg. Les préconisations quant au déploiement seront détaillées dans la suite de ce rapport.

Figure 2 : Les 2 bennes Cooper Scooper

c. Missions de test des bennes Cooper Scooper Deux tests des bennes ont pu être effectués en année 1, le premier pendant une mission d’une

semaine sur le vieux Rhône de Donzère et la seconde pendant une journée sur le vieux Rhône de

Pierre Bénite.

Test Donzère Programme et moyens La synthèse bibliographique et les différentes discussions avec les principaux acteurs du Rhône (CNR, Cemagref …) montrent que le Vieux Rhône de Donzère en aval de l’Ardèche est un des milieux où la granulométrie est la plus grossière de l’ensemble du linéaire. C’est donc sur ce secteur que s’est portée la première mission de test des Cooper Scooper sur le Rhône, avec comme idée directrice : « si les prélèvements sont possibles dans le milieu le plus grossier cela sera possible sur l’ensemble du linéaire ». Pour optimiser l’acquisition des données une équipe de 7 à 8 personnes s’est relayé sur le terrain entre le 20 et le 24 juin.


Lors de cette phase de test, deux embarcations du Cemagref étaient à disposition :

1 navire coque rigide Boston avec 2 moteurs de 40 cv et équipé d’un treuil mécanique. Toutefois, un problème mécanique malgré la révision du bateau n’a pas permis d’utiliser les 2 moteurs et donc toute la puissance possible pour effectuer les échantillons. Un autre problème concernant les délais de livraison n’a pas permis de modifier la potence en temps voulu pour une bonne exploitation du treuil sur le bateau.

1 barque en type Fun Yak 3.70 avec un moteur de 20 cv.

Figure 3 : Le Boston avec la grosse benne, la potence trop courte a été démontée

L’objectif initial était d’avoir 3 équipes distinctes sur le terrain pour traiter un maximum d’échantillons pendant la semaine. Une équipe pour effectuer les prélèvements à la benne, une pour récupérer les échantillons et les ramener à terre où une troisième équipe devait effectuer la mesure granulométrique de la fraction grossière. Théoriquement, la grosse benne peut remonter des échantillons allant jusqu’à 60 Kg, ce qui peut représenter très vite des volumes de sédiments à traiter relativement importants et difficiles à transporter. Si on effectue 3 fois le prélèvement sur un même site pour valider la mesure, il faut traiter 180 Kg de sédiments (volume qu’il est difficile de transporter au laboratoire). Le programme prévoyait sur la semaine de tester les deux bennes afin de réaliser des tests statistiques sur l’opportunité d’utiliser la grande ou la petite benne en fonction de la granulométrie. Ces tests devaient être effectués sur une série de seuils et de mouilles pour mettre en évidence une évolution granulométrique sur le linéaire en fonction de la morphologie des fonds. Résultats principaux Les tests effectués dans le vieux Rhône avec la petite benne se sont révélés négatifs… au mieux quelques graviers remontés, ce qui à partir des connaissances sur la granulométrie du milieu et les informations disponibles sur les capacités de la benne est dans la logique des choses. Par contre dans le canal de fuite, les tests ont été plus fructueux avec des collectes d’échantillons lors de quasiment toutes les tentatives. Pour le transport depuis les Etats Unis, la grosse benne n’a pas été lestée et les premiers tests effectués n’ont pas permis de collecter d’échantillons, le fond de la benne se soulevait et surfait sur le fond sans mordre dans les sédiments. La mise en place de 10 Kg de lest n’a pas permis de collecter un échantillon. Dans le cas où la benne mordait le fond, le manque de puissance du Boston amputé


d’un moteur ne permettait pas de pénétrer dans le sédiment. Les tests sur le fond ne permettant pas de collecter d’échantillon, des tests ont été effectués en faible profondeur, pour suivre visuellement la benne. Ces tests ont été effectués sur un site dont un comptage Wolman a été réalisé pendant la mission. La granulométrie moyenne est de X cm. A plusieurs reprises la benne a été positionnée puis tractée par le Boston. Aucun échantillon n’a pu être collecté. Dans la majeure partie des cas, la benne surfe sur le fond sans mordre et quand elle mord, un lest trop léger l’a fait basculer sans collecter d’échantillon. Pour tester les conséquences du lest, l’opération a été répétée sur une berge où un comptage Wolman et une granulométrie volumétrique ont été effectués pendant la mission, mais avec un opérateur en équilibre sur la benne pour faire lest. A chaque tentative, la benne a bien mordu dans le sédiment et commencé à collecter de l’échantillon sur quelques centimètres d’épaisseurs, mais a basculé très rapidement. Conclusion Concernant le déploiement de la petite benne, il peut être réalisé à partir de la barque Fun Yak avec un pilote et deux opérateurs. Si le sédiment est trop grossier la benne ne permet pas d’acquisition, mais dans le cas où le sédiment est composé de graviers, les échantillons remontés sont exploitables. Concernant la grosse benne, les problèmes techniques (moteur HS, impossibilité de remplir les chambres de lest avant la mission) n’ont pas permis d’effectuer tous les tests prévus. Toutefois, il a pu être mis en évidence qu’une embarcation de 40 cv n’avait pas la puissance nécessaire pour collecter de l’échantillon et que les chambres de lests devaient être complètement remplies par du plomb. De plus, cette benne ne peut être déployée qu’à partir d’une embarcation disposant d’une potence et d’un treuil électrique afin de pouvoir remonter les échantillons. Les tests effectués sur la berge ont montré que la benne était fréquemment amenée à basculer après avoir rencontré une résistance au niveau de ses dents pour pénétrer dans l’échantillon. Une piste de réflexion qui n’a pas été testée, est l’importance de la taille des dents. En effet, si la granulométrie des articules est plus large que l’espace entre les dents, ces dernières auront du mal à se frayer un chemin pour pénétrer dans le sédiment. Les dents de la benne sont démontables, il serait possible de construire d’autre jeu de dents et de les tester en carrières sur des échantillons de tailles granulométriques diverses.

Figure 4 : Malgré la présence d'une personne sur la benne cette dernière a basculé lors d'un test sur la berge


Test Pierre Bénite Programme et moyens Pour cette deuxième campagne de test, c’est la répétition d’une campagne d’acquisition type qui devait être menée afin de valider la possibilité de déployer la petite benne en routine sur l’ensemble du linéaire. Pour des commodités de fonctionnement et d’organisation, le vieux Rhône de Pierre Bénite en aval de Lyon et la confluence avec l’Ain en amont de Lyon ont été sélectionnés comme sites pilotes. Le programme prévoyait de travailler sur 3 jours pour l’exploration complète des 2 sites, entre les 18 et 20 juillet. Pour cette mission, 3 personnes étaient mobilisées avec une embarcation de type Fun Yak 3.70 avec un moteur de 20 cv. Les améliorations techniques prévues pour déployer la grande benne n’étant pas encore effectuées, seule la petite benne a été déployée lors de cette phase de test. Résultats principaux Suite aux conditions climatiques, la mission a du être amputée de 2 jours. Les fortes pluies du mois de juin ont entrainé une surcote de 2 m dans le vieux Rhône de Pierre Bénite et à la confluence de l’Ain et du Rhône, les deux rivières enregistraient une crue annuelle. Seuls des prélèvements dans le vieux Rhône de Pierre Bénite ont été effectués. Sur une journée 5 sites ont pu être échantillonnés à raison de 3 à 4 prélèvements par site. Les conditions de navigation n’étant pas idéales, chaque prélèvement a été effectué sur le même point au milieu du chenal au lieu de les répartir sur le profil en travers. Conclusion A la suite de cette deuxième campagne, il est possible de tirer plusieurs conclusions : D’un point de vue pratique, la réalisation des prélèvements à la main sans assistance par un treuil ou autre est possible mais n’est pas souhaitable dans la configuration de 3 personnes. Il faudrait une ou deux personnes supplémentaires pour se relayer à la remontée de l’échantillon, ce qui nécessiterait une embarcation plus grande. De plus la limite légale de masse à soulever par une personne est de 55 Kg dans le code du travail (Article R 231‐66) et la norme AFNOR NFX35‐109, donne elle une limite de 30 Kg pour un homme de 18 à 45 ans. Or la benne vide pèse 29 Kg et peut contenir jusqu’à 16 Kg d’échantillon SEC…. La manutention de la benne sans assistance mécanique est donc dans les limites du code du travail, il est donc nécessaire de disposer d’une embarcation équipée d’un treuil pour déployer la petite benne en routine.

Figure 5 : La barque de type Fun Yak pourrait être équipée d'un treuil pour le travail en routine


Un des problèmes rencontrés assez fréquemment pendant la collecte des échantillons est la remontée d’une benne vide, alors que les précédentes étaient pleines sur le même site. Après analyses du protocole de déploiement, il s’avère que la longueur de câble pour déployer le préleveur est de la première importance, pour que l’angle entre la barre de traction qui est reliée au bateau par le câble, et le fond soit le plus faible possible. Ceci dans le but de faciliter la pénétration de la benne dans le substrat au moment du prélèvement. D’un point de vue scientifique, la collecte de 3 à 4 échantillons sur le même site à montrer des disparités relativement importantes dans la granulométrie des échantillons. Si les bennes remontées vides sont après analyse vraisemblablement la cause du mauvais positionnement de la benne dont le sujet vient d’être abordée.

d. Protocole de prélèvement pour les années n+2 et n+3 A partir des résultats des 2 campagnes de test des bennes Cooper Scooper, des budgets et d’une analyse approfondie des photographies aériennes pour visualiser les secteur navigables et non navigables (présence de mise à l’eau, seuil infranchissable) dans un SIG, il a été possible de planifier les campagnes de terrains pour les années n+2 et n+3. 23 secteurs navigables, pour un total de 350 km, ont pu être identifiés et en fonction de leur longueur et de leur intérêt scientifique, le nombre de jours d’exploration a été déterminé pour chacun d’eau. Il en résulte 7 semaines de campagnes de terrain, ce qui correspond au budget prévu dans l’action. En considérant que 20 échantillons peuvent être remontés par jour (cf. mission test 2), cela signifie que 5 sites peuvent être instrumentés chaque jour. Au total, 175 sites pourront être analysés..

Secteur Pk amont PK aval RCC Rh Total Jours Semaine

2 151.5 146 5.5 1 1

4 139 132 3 4 1 1

6 123.5 118 5.5 1 1

7 117.5 103 3 11.5 1 1

8 103 99 4 0.5 1

9 99 95 4 0.5 1

11 93 64 1.5 27.5 2 2

12 62 27 35 3 2

13 27 14 13 1 3

15 8.5 0‐5 13.5 2 3

17 9.5 34 5.5 19 2 3

18 34 51 17 2 4

19 52 60.5 8.5 1 4

20 61.5 82 1.5 18 2 4

21 83.5 98 3.5 12.5 1 5

22 100.5 119.5 8 11 2 5

23 120 135 6 9 2 5

24 138 152 6 8 1 6

25 161 171 5 5 1 6


26 193 212 8 11 2 6‐7

27 214 230 4 12 2 7

28 231 262 13 18 3 7

30 268 279 1 10 1 7

Total 126 225.5 35 7

3. Perspectives L’année 1 était destinée à acquérir les préleveurs de type Cooper Scooper, les déployer et mettre en place un protocole de prélèvement pour travailler en routine sur l’ensemble du linéaire rhodanien. A l’heure actuelle, s’il a pu être démontré le bon fonctionnement de la petite benne dans des milieux où la granulométrie est adaptée, le déploiement de la plus grosse benne semble lui plus difficile. L’objet principal de cette action est de travailler dans les vieux Rhône, où par définition, les conditions de navigations sont relativement difficiles pour des grosses embarcations capables de déployer la grosse benne. Des négociations sont en cours avec la CNR qui pourrait disposer d’une barque capable de déployer la grosse benne sur un maximum des sites. Le planning mis en place devrait permettre d’acquérir la granulométrie de 175 points sur les 350 km de Rhône à explorer.

4. Valorisation scientifique Cette action n’a donné lieu à aucune valorisation scientifique à l’heure actuelle.

5. Données disponibles Cette première année était destinée à effectuer une synthèse des données existantes et à mettre en

place un protocole de prélèvement des échantillons sur l’ensemble du Rhône.

La synthèse des données granulométriques a été intégrée sous forme d’un SIG disponible en interne.

Il contiendra à la fin de l’année également les secteurs dragués.


Caractérisation et devenir des stocks sédimentaires Personnes impliquées Equipe de recherche

Jean Philippe Bedell ENTPE – UMR 5023 / LEHNA – Lyon, Ecole Nationale des Travaux Public d’Etat

Marc Desmet Université François Rabelais ‐ UMR 6113 / ISTO – Tours, Université François Rabelais

Brice Mourier ENTPE – UMR 5023 / LEHNA – Lyon, Ecole Nationale des Travaux Public d’Etat

Yves Perrodin ENTPE – UMR 5023 / LEHNA – Lyon, Ecole Nationale des Travaux Public d’Etat

1. Objectif de l’action Cette action a deux objectifs : Tout d’abord finaliser l’action portant sur la programmation antérieure concernant la caractérisation sédimentologique et la distribution des contaminants par prélèvements et carottages. Cette étape méthodologique, qui passe par l’établissement préalable d’une typologie de remplissage des tronçons hydrologiques, est nécessaire à l’inventaire des principaux lieux de stockage des sédiments pollués. La caractérisation des sédiments stockés permettra ensuite de préciser et de quantifier le danger écotoxicologique qu’ils présentent lors de leur dépôt à terre ; une pratique qui pourrait devenir un mode de gestion potentiel pour le devenir de certains sédiments dragués.


a. Carottage « Grange écrasée » Concernant la caractérisation sédimentologique et la distribution des contaminants par prélèvements et carottages, une carotte de sédiment a été prélevée en février 2011 sur la Lône de la Grange Ecrasée, à l’amont de la confluence de l’Ardèche (commune de Bourg Saint Andéol) Elle est connectée au vieux Rhône ; un seuil aval permet de maintenir le plan d’eau de la lône à un niveau satisfaisant pour la pêche. Le carottage a eu lieu dans un ombilic de la partie aval de la lône. La carotte GEC 11‐04 a fait l’objet d’analyses sédimentologiques et texturales : granulométrie laser, susceptibilité magnétique, teneur en carbonates, spectrocolorimétrie. Caractérisation sédimentologique La figure1, ci‐dessous, représente l’ensemble des mesures de caractérisation en fonction de la profondeur. L’ensemble de la séquence carottée est silteux ; des évènements de crue s’intercalent (Fig 1a et1c). Des niveaux bioturbés sont également présents dans des horizons laminés. La dérivée du spectre colorimétrique ne fournit pas les résultats attendus : en effet, la dérivée à 675 nm, caractéristique de la matière organique, est absente (Fig 1b). Les pourcentages de silts et de sables matérialisent très bien le motif en arête de poisson associé à une séquence caractérisée par des dépôts de crue avec notamment 5 niveaux de crues majeures (Fig1 c). Quant à la susceptibilité magnétique, elle traduit les modifications de la nature et de la composition des sédiments dans les niveaux de crue. La teneur en carbonate n’est pour l’instant pas expliquée : calcite bioinduite et/ou carbonate détritiques.


Figure 1 : Description et caractérisation sédimentologique de la carotte de la Grange écrasée GEC 11-04. [a) Photo et description lithostratigraphique ; b) spectrocolorimétrie ; c) paramètres sédimentologiques].

Caractérisation chronologique

La carotte a fait l’objet d’un protocole d‘échantillonnage et de préparation des sédiments permettant une mesure en spectrométrie gamma (Fig 3). Celle‐ci permet d’identifier les spectres d’émissions de radionucléides tels que le Césium 137 (issus de Tchernobyl et des Essais Nucléaires des années 1960) et le Plomb 210. Concernant le Plomb 210, l’absence de décroissance et la forte variabilité des valeurs correspondent aux modalités de déposition des particules détritiques dans un système fluvial. Les mesures faites antérieurement sur d’autres carottes amont montrent un motif identique. La chronologie ne peut donc s’appuyer que sur la présence de pics de Césium. Sachant que la lône a subi une opération de curage en 1986, il est donc normal que le pic lié à Tchernobyl ne soit pas présent dans sa globalité. Néanmoins, l’augmentation des valeurs en base de carotte correspond probablement à l’amorce de la décroissance du Césium postérieurement à Tchernobyl (Figure 3). Le taux de sédimentation est donc supérieur à 2 cm/an et inférieur à 3 cm/an. Une des manières de renforcer la chronologie consiste à prendre en compte l’occurrence des niveaux de crue. Les niveaux sableux enregistrés dans les sédiments correspondent à des épisodes de crues


que l’on peut mettre en correspondance avec l’évolution des débits du Rhône depuis 30 ans. Dans notre cas, la station de mesure de débit en amont la plus proche se situe à Viviers (Figure 2, tronçon numéro 6 cf ci‐dessous paragraphe 2.3).

0

2000

4000

6000

8000

Débits M

oyens Jounaliers

(m3/s)

Débits Moyens Journaliers post‐1986, station de Viviers

Figure 2 : Débits moyens journaliers post-1986 mesurés à la station de Viviers située à environ 12 km en amont de la Grange écrasée. Ne sont prises en compte que les crues ayant un débit supérieur à 6000 m3/s dans la période postérieure à 1986 : ‐ le 09/10/1993 : 7420 m3/s ‐ le 07/01/1994 : 6910 m3/s ‐ le 23/03/2001 : 6150 m3/s ‐ le 17/11/2002 : 7280 m3/s ‐ le 02/12/2003 : 6450 m3/s Deux Chronologies peuvent donc être construites, une prenant en compte uniquement les mesures de radionucléides (137Cs) et une autre incluant les épisodes de crues (Figure 3).


Figure 3 : Evolution du 137Cs et du 210Pb210 (Bq/kg), de la fraction granulométrique fine selon la profondeur sur la carotte GEC 11-04. Sont notés les corrélations entre les niveaux sableux et les crues supérieures à 6000 m3/s enregistrées à la station amont de Viviers.

Contamination PCB des sédiments de la carotte de la Grange Ecrasée La distribution des PCB indicateurs montre globalement des teneurs élevées au‐delà de 70 cm de profondeur avec un pic à plus de 400µg/kg MS à 75 cm et un autre à 350 µg/kg MS à 85 cm (Fig 4).


Figure 4 : Evolution des PCB indicateurs (µg/kg MS) selon la profondeur et les deux chronologies calculées pour la carotte GEC 11-04. L’âge de cette unité sédimentaire riche en PCBi reste encore à valider mais selon les modèles utilisés, les teneurs élevés sont toutes antérieurs à 1995. Selon le modèle Césium, les teneurs élevés diminuent fortement à partir de 1992 et selon le modèle Césium + crues, la baisse débute après 1994. Néanmoins, même après cette diminution entre 1992 et 1995, les valeurs de contaminations par les PCB dans les sédiments de surface restent élevées (PCBi 100µg/kg). Il s’agit des plus fortes valeurs rencontrées dans les sédiments récents du Rhône depuis la confluence de l’Arve (y compris les sites en aval de Lyon). Ces valeurs ne sont pas encore expliquées.

b. Typologie texturale et granulaire Dans le cadre de l’action 4 de l’OSR et des programmes TSIP en collaboration avec le CEMAGREF, et PRE‐SED PCB Axelera, huit carottages ont été effectués sur le corridor rhodanien et ses affluents entre 2008 et 2011. L’analyse des sédiments prélevés a pour objectifs :

i. la mise en place d’une typologie de ces derniers ii. la compréhension des processus sédimentaires iii. l’estimation de l’état de la contamination par les PCBs des dépôts fluviatiles


Le travail effectué concerne l’analyse des données sédimentologiques, granulométriques et spectrocolorimétriques des carottes prélevées. Il s’agit également de mettre en place une base de données robuste afin d’établir si possible une typologie texturale, granulométrique et spectrocolorimétrique des sédiments du Rhône par grands tronçons hydrologiques. L’emplacement de l’ensemble des sites carottés entre 2008 et 2011 est présenté dans la figure 5. L’archivage des contaminants étant préférentiellement possible dans la fraction fine, les carottes sédimentaires sont systématiquement prélevées dans des annexes fluviatiles. Plusieurs tronçons hydrologiques ont été déterminés sur l’ensemble du Rhône et de ses affluents.

Figure 5 : Bassin versant du Rhône, sites de carottage et tronçons hydrologiques définis précédemment.


Figure 6 : Pourcentage de sable (noir) et silt (blanc) au sein des carottes & longueur de la séquence étudiée pour chaque site. En pointillés rouges sont indiqués les taux de sables estimés en tant qu’apport de crue.


Figure 7 : Ensemble synthétique d’une partie des données traitées (de gauche à droite diagramme de Passega ; Sorting & Skewness ; diagramme Q7/4 ; dérivée première du spectre sur l’ensemble de la carotte). En rouge sont représentés les paquets sableux apportés par les crues. Seule GEC montre cette distinction au sein des 8 sites. Au vu de l’ensemble des résultats, nous avons pu ainsi déterminer 6 grands tronçons hydrologiques correspondant à des différences de typologie, surtout texturales. On peut donc dénombrer au total six tronçons, chacun étant situé de manière à étudier l’impact d’un affluent majeur :


‐ L’Arve ‐ Le lac du Bourget et l’Ain ‐ Les apports par la Saône ‐ Secteur de Grand Large

Bras du Rhône court‐circuité

Décanteur du canal

c. Recrutement d’un chercheur postDoc pour le traitement des données Dans un premier temps, le chercheur post‐doctoral recruté, Brice Mourier, a rassemblé, et harmonisé l’ensemble des données disponibles sur l’ensemble des carottages effectués sur le Rhône. La validation des modèles d’âge (selon la méthode décrite dans l’exemple de la « Grange écrasée ») est en cours. L’influence de la distribution granulométrique, de la teneur en carbone organique et de la distribution géographique (possibilité d’un gradient amont/aval) sur les concentrations en PCBs sont au cœur de ce projet post‐doctoral (Figure 8). Par ailleurs, la composition des PCBs (assemblage de 18 congénères) est analysée à l’aide de méthodes statistiques multi‐variées pour mettre en évidence des signatures caractéristiques. Ces signatures seront croisées avec la composition de mélanges commerciaux et selon trois périodes temporelles préalablement définies dans la publication soumise récemment (Desmet et al.). Dans le même temps, Brice Mourier a commencé à aborder la deuxième partie de sa mission en relation avec la mobilité des polluants notamment via son co‐encadrement de l’étudiant stagiaire travaillant sur des essais de germination sur les sédiments de la « Grange écrasée » (cf chap 2.4 ci‐dessous).

Figure 8 : Synthèse des profils obtenus sur les différents carottages réalisés. N’est pas présenté la carotte GEC 11-04, toujours en validation (cf caractérisation chronologique, paragraphe 2.1)


d. Essais préliminaires de phytotoxicité et de mobilité des polluants métalliques

Tout d’abord une caractérisation physico‐chimique des échantillons correspondant aux tronçons 0‐70 cm et 70‐90 cm de la carotte « Grange écrasée » a été réalisée (teneur en eau, matière organique et carbone organique total, taille des grains, teneur en éléments trace). Ces mêmes échantillons ont ensuite été utilisés comme support pour des essais de germination et de croissance précoce de plantes en plaque. Dans le même temps, des essais de désorption, mimant la mise en solution des éléments contenus dans les deux échantillons, ont été réalisés, permettant ainsi d’évaluer la quantité de polluants (métaux) potentiellement lixiviable et donc potentiellement absorbable par les plantes. Caractérisation physico‐chimique Les deux parties de la carotte du Rhône présentent des caractéristiques physico chimiques similaires en ce qui concerne la teneur en eau et la teneur en matière organique. En revanche, la granulométrie ainsi que la présence de polluants diffèrent entre le tronçon « 0 à 70 cm » de profondeur et le tronçon « 70 à 90 cm » de profondeur. En effet, les éléments minéraux constituant le tronçon de 0 à 70 cm de profondeur sont plus importants en termes de taille que ceux qui constituent le tronçon de 70 à 90 cm de profondeur. De plus, la quantité en PCB du tronçon de 70 à 90 cm est 2,6 fois plus élevée que celle du tronçon de 0 à 70 cm de profondeur. La partie profonde de la carotte semble donc davantage polluée. Les teneurs mesurées en métaux montrent aussi des concentrations plus élevées dans ce tronçon (Tableau 1). Tableau 1 : éléments traces mesurés dans les échantillons « 0-70 cm » et « 70-90 cm » de la carotte de la Grange écrasée. Eléments traces Echantillon 0-70 cm Echantillon 70-90 cm

mg/kg MS As* 20,40

± 6,7 35,97 ± 10,95

Cd 0,86 ± 0,24

1,46 ± 0,37

Cr 41,57 ± 14,17

69,57 ± 20,41

Cu 36,43 ± 7,12

57,07 ± 9,64

Hg** 0,01 ± 0,009

0,01 ± 0,009

Fe 26273,67 ± 522,38

29218,33 ± 142,11

Ni 37,07 ± 8,01

47,73 ± 9,64

Pb 50,47 ± 15,86

96,73 ± 20,52

Se* 1,61 ± 0,15

2,03 ± 0,04

Zn 138,67 ± 22,82

254,67 ± 43,13

Co 11,8 ± 0,1

15,53 ± 0,11

Tous les métaux sont dosés selon NF EN 13650 Dosage ICP MS NF EN ISO 17294 sauf * NF EN 13650 Dosage ICP MS et ** dosage méthode interne MAT-82 rev 5 (SADEF, 68700 Aspach le Bas).


Essais de désorption Les analyses de métaux réalisées sur des solutions du sol simulées par désorption à l’eau des sédiments au laboratoire montrent également des différences entre les deux parties de la carotte de la grange écrasée. En effet, lorsqu’une plante pousse sur le sédiment de la carotte de 0 à 70 cm de profondeur, elle peut potentiellement absorber jusqu’à 0,35 mg/ L de zinc, alors que lorsqu’elle pousse sur la carotte de 70 à 90 cm de profondeur, elle peut potentiellement absorber jusqu’à seulement 0,25 mg/ L de zinc. Concernant le cuivre, la plante peut potentiellement absorber au maximum 11,3 μg/ L de cuivre à partir des sédiments provenant du tronçon de 0 à 70 cm de profondeur, alors qu’elle peut potentiellement absorber jusqu’à 7,4 μg/ L de cuivre, à partir des sédiments provenant du tronçon de 0 à 70 cm de profondeur. La quantité de métaux potentiellement absorbable par les plantes est donc plus importante pour le tronçon de 0 à 70 cm de profondeur que pour le tronçon de 70 à 90 cm de profondeur. Au final, malgré des concentrations totales en métaux plus importantes dans la partie profonde de la carotte prélevée, la fraction mobilisable de ces métaux y est plus faible qu’au niveau du tronçon supérieur de la carotte, témoignant ainsi de caractéristiques physico‐chimiques significativement différentes des sédiments des tronçons superficiels et profonds de la même carotte. Tests de germination Les tests de germination et de croissance démontrent en majorité que le sédiment de l’échantillon 0 à 70 cm présente un effet sur la germination du ray‐grass moins important que le sédiment de 70 à 90 cm de profondeur. En effet, pour obtenir 70% de germination des graines mise en contact avec le sédiment de 0‐70 cm, il faut attendre 7 jrs, alors qu’il en faut 14 jrs pour obtenir le même pourcentage de germination avec le sédiment 70‐90 cm. De plus, une inhibition plus importante de la longueur racinaire est aussi observée avec ce sédiment profond. Conclusion La carotte de la Grange écrasée découpée en deux tronçons, au regard des taux de PCBi notamment, montre qu’elle présente aussi des teneurs plus élevées en autres polluants dans sa partie 70‐90 cm. En revanche, la quantité de métaux potentiellement mobilisable (par désorption), donc potentiellement absorbable par les plantes, est plus importante sur le tronçon supérieur de la carotte. Néanmoins, la carotte de 70 à 90 cm de profondeur semble présenter un potentiel d’effet phytotoxique plus important que la carotte de 0 à 70 cm de profondeur.

3. Difficultés rencontrés Le retard de la signature de la convention a conduit à un décalage dans le temps concernant les possibilités de recrutement du chercheur post‐doctoral (embauche au 1er mai 2011) et aux possibilités de financement des analyses sur le carottage effectué. Le deuxième facteur de retard est dû à l’absence d’étudiant en Master 2 pour l’année écoulée mais qui a été compensé par le recrutement d’une stagiaire de 1A de DUT. Pour les raisons liés à la signature de la convention, il y a eu un report du carottage commun avec l’IRSN qui a donné lieu au choix et à la réalisation d’une autre zone de mesure : la lône de la « La Grange écrasée ».

4. Perspectives 2011/2012 Un étudiant en master/TFE ENTPE va travailler sur la synthèse bibliographique des dépôts à terre dans le cadre d’une évaluation des risques pour l’écosystème terrestre avec des expérimentations en relation avec la mobilité des polluants.


Des cultures en pot (50 jours) sont programmées sur l’échantillon 0‐70 cm des carottes de sédiment de la « Grange écrasée » pour une évaluation de la bioaccumulation au sein de la plante modèle de type « rye grass ». La réalisation du suivi d’un dragage en collaboration avec l’action 8 et des équipes du Cemagref, de l’IRSN et du Cerege a été réalisée en novembre 2011. La réalisation d’un carottage en collaboration avec l’IRSN est prévue sur une lône en aval d’Arles (2012).

5. Valorisation scientifique Encadrement/stage

Etudiant L3 de l’U. Tours. Ursache, O. (2011). Caractérisation sédimentologique des sédiments du Rhône : application à la lône de la Grange Ecrasée. Rapport de stage de Licence de Sciences de la Terre et de l'Univers 3ème année ‐ Université de Tours/ENTPE, juin 2011, 48 pp

Etudiant de 1eA DUT Génie Biologique option Agronomie. Aurélie Verlinde (Avril‐Juillet 2011). « Sédiments et végétalisation : évaluation phytotoxique et mobilité des polluants métalliques de sédiments du Rhône », 44 p.

Communications orales

Desmet, M., Roux, G., Persat, H., Lefevre, I., Bonté, P., Bravard, J.P., Van Metre, P., Mahler, B., Roy, A., Babut, M. (2010). Application of paleolimnology to a large river to reconstruct metal and organic contaminant inputs 7th National Monitoring, Conference : Monitoring from the summit to the sea. April 2010, Denver ‐ Colorado.

Desmet, M., Roux, G., Valverde, L., Babut, M., Persat, H., Mahler, B., Van Metre, P., Bedell, J.P., Perrodin, Y. (2010).Histoire des contaminations métalliques et organiques dans les sédiments du Rhône. 23éme Réunion des Sciences de la Terre. Octobre 2010 ‐ Bordeaux

Desmet, M. Roux, R., Mourier, B., Van Metre, P., Mahler, B., Persat, H., Bedell, J.P., Babut, M (2011). Stockage sédimentaire des contaminants organiques dans les systèmes fluviaux : le cas des PCBs dans les sédiments du Rhône. 13ème congrès français de sédimentologie. Session altération, érosion, transfert. ASF, Dijon Nov. 2011

Ursache, O., Desmet, M., Roux, G., Valverde, L., Debret, M., Persat, H., Mourier, B., Bravard, J.P. (2011). Typologie texturale, granulométrique et spectrocolorimétrique des sédiments du Rhône par grands tronçons hydrologiques. 13ème congrès français de sédimentologie. Session altération, érosion, transfert. ASF, Dijon Nov. 2011

Articles soumis

Desmet, M., Roux, G., Mourier, B., Van Metre, P., Mahler, B., Persat, H., Roy, A.., Lefèvre, I., Babut, M. (2011).Spatial and temporal trends in PCBs in sediment along the lower Rhône river. Soumis


Rapports de stage


Définition de la méthodologie pour l’élaboration du Schéma Directeur de la réactivation de la dynamique

fluviale des marges du Rhône Personnes impliquées Equipe de recherche

Pauline Gaydou CNRS‐ UMR 5600 / Environnement Ville et Société (EVS) – Lyon, Université Lyon 2

Jean Paul Bravard CNRS‐ UMR 5600 / Environnement Ville et Société (EVS) – Lyon, Université Lyon 2

1. Objectif de l’action L’action 5 a pour objectif d’étudier les potentialités et d’estimer la faisabilité du démantèlement des ouvrages Girardon pour la restauration de la dynamique fluviale des marges du Rhône. La première partie du schéma directeur consiste à améliorer la connaissance des impacts des aménagements Girardon sur le fleuve par l’étude de l’évolution de la dynamique fluviale, de l’occupation des sols, de la topographie, de la dynamique sédimentaire et d’inondation, et du paysage au cours des 150 dernières années. Il recense également toutes les digues construites depuis 1860 et étudie la propriété foncière. La deuxième partie consiste à réaliser une base de données recensant les éléments de vulnérabilité, les enjeux écologiques et patrimoniaux. Elle amorce la réflexion sur la faisabilité hydraulique de la remobilisation des sédiments. La troisième partie est basée sur la réalisation d’un modèle de croisement des différentes informations afin d’aboutir à une carte de synthèse de la faisabilité. Ce modèle, adapté pour le traitement des couches SIG à l’aide du logiciel Arcgis, permet d’automatiser la méthode de croisement des données sur tous les vieux Rhône, de mettre à jour la carte de synthèse finale dans le cas d’une modification ou d’un complément de la cartographie des enjeux, et de réaliser différents tests en fonction des scénarios définis (périmètre des zones de protection, hiérarchisation des différents critères). C’est en cela, un véritable outil d’aide à la décision, qui peut être actualisé au fur et à mesure de l’acquisition de données. Les objectifs pour l’année 2010‐2011 étaient de terminer la production des données de la première partie, avancer sur la récolte des données des enjeux écologiques et patrimoniaux auprès des gestionnaires locaux et réaliser des campagnes de terrain permettant d’étudier le paysage des vieux Rhône. Cette année avait également comme objectif essentiel le développement du modèle de croisement des différentes données SIG, pour aboutir à la carte de synthèse de la faisabilité finale.

2. Résultats marquants La première partie du schéma directeur visant à mieux comprendre l’impact des aménagements Girardon sur le fonctionnement du fleuve est pratiquement terminée. Seul le point 4 traitant des profils en travers et de l’estimation des volumes déposés n’est pas terminé (il l’est uniquement sur Péage‐de‐Roussillon, Montélimar et Donzère). Le traitement des profils en travers est un travail long et fastidieux qui consiste à digitaliser tous les points de mesure figurant sur les différents plans et à renseigner les côtes d’altitude. Ensuite, il s’agit d’extraire les données et de localiser les points en


termes de distance par rapport à la rive droite. Les profils doivent ensuite être traités avec Excel et les données altitudinales doivent être converties en système de référencement IGN 69. Il n’existe pas de grille de correspondance entre les côtes d’altitude Bourdalouë et les côtes d’altitudes normales. Un devis a été demandé à l’IGN pour obtenir trois points de conversion par vieux Rhône soit 45 points de correspondance en tout. Il s’élève à 5000 euros. La conversion se base donc de manière approximative sur des courbes tracées sur une carte de France et donnant le nombre de centimètres à ajouter ou soustraire aux données Bourdalouë pour les convertir en système de référencement normal. Bien que les données et les cartes soient disponibles, elles n’ont pas fait l’objet d’interprétation et de commentaire pour l’instant (cf annexe). Cette année sera donc essentiellement consacrée à la rédaction et à la communication sur les résultats de recherche. La deuxième partie, consistant à créer une base de données des éléments vulnérables et des enjeux, est bien avancée. Beaucoup de données ont été récoltées auprès des différents gestionnaires et permettent d’alimenter cette base. Il s’agit de la couche « enjeux » de la DREAL qui sert de support au recensement de la vulnérabilité, de la carte des habitats fournie sur le site de Péage‐de‐Roussillon par l’Association des Amis de l’Ile de la Platière, de la cartographie de recensement des repères de crue fournie par Territoire Rhône et des données granulométriques fournies par la CNR sur les sites pour lesquels les projets sont bien avancés. L’étude du paysage a progressé sur les sites de Péage‐de‐Roussillon, Donzère‐Mondragon et Baix‐Le‐Logis‐Neuf (les deux derniers sites ont fait l’objet de campagnes de terrain durant l’été 2011). La carte de synthèse de la faisabilité est disponible sur les sites de Péage‐de‐Roussillon et Donzère‐Mondragon. Le modèle de croisement des données a été finalisé par Guillaume Fantino. Il est opérationnel.

3. Perspective 20112012 L’année 2011‐2012 sera consacrée essentiellement à l’interprétation des données et à la rédaction du schéma directeur. Une campagne de terrain est prévue courant Octobre avec Jacky Girel (de l’Université de Grenoble) pour étudier le lien entre le type d’aménagement Girardon et la végétation alluviale. Cette journée, sera également l’occasion de mieux cerner l’état de la végétation alluviale des marges du Rhône. L’année 2011‐2012 sera également l’occasion de communiquer sur les résultats.

4. Valorisation scientifique Communication orales :

Re‐activation of the fluvial dynamics of the Rhone river, from complete harnessing back to channel shifting procedures, P. Gaydou Atelier international de géomorphologie fluvial, Bron, 06/11.

Le schema directeur de reactivation des marges alluviales, P. Gaydou, Journée de restitution de l’Observatoire des Sédiments du Rhône, Lyon, 07/11.

Les temps d’une histoire des relations hommes‐milieux : Vers de nouveaux paradigmes environnementaux, perspectives de recherches, M. Provansal et P. Gaydou, Colloque de lancement de l’Observatoire Homme Milieux, Avignon, 09/11.


Evolution du paysage des marges alluviales du Rhône depuis 150 ans : Perspectives pour la restauration, P. Gaydou et J.P. Bravard, Séminaire Inter Zones Ateliers sur le paysage, Lyon, 11/11.


Cartes de l’occupation du sol pour trois dates (1860/1946‐1961/2006) : Calcul des superficies, Graphiques

Cartes recensant tous les ouvrages construits à l’intérieur de la BAH des vieux Rhône depuis 1860. Données disponibles : type d’ouvrage, de protection, matériaux, créateur (Paysans ou syndicats/Girardon/CNR), date de construction (1860/1950/2006 ou plus précise si la donnée est disponible) : Calcul des superficies, Longueurs d’ouvrages, Graphiques

Carte localisant les points de mesure topographique et bathymétrique et renseignant les côtes mesurées en 1860, avant‐travaux CNR et en 2009 grâce au LIDAR

Carte des différents casiers de sensibilité potentielle à l’inondation et à la sédimentation : Calcul des superficies, Graphiques

Carte de synthèse de la faisabilité finale de Péage‐de‐Roussillon, celle de Donzère‐Mondragon est disponible mais provisoire car elle ne prend pas en compte les enjeux écologiques.

Schéma directeur du vieux Rhône de Donzère‐Mondragon


Consolidation du réseau de mesure de flux de MES et de contaminants associés


Jérôme Le Coz Cemagref de Lyon, équipe HH

Marina Coquery Cemagref de Lyon, équipe MALY

Hélène Angot Cemagref de Lyon, équipe MALY

Marina Launay Cemagref de Lyon, équipe HH

Christelle Antonelli IRSN – St Paul‐lès‐Durance

Frédérique Eyrolle IRSN – St Paul‐lès‐Durance

Olivier Radakovitch CNRS – UMR 6635 / Centre Européen des géosciences



Adriano Mayer CNRS – UMR 6635 / Centre Européen des géosciences



Gairoard Stéphanie CNRS – UMR 6635 / Centre Européen des géosciences



Guillaume Raccasi CNRS – UMR 6635 / Centre Européen des géosciences



1. Objectif de l’action Cette action vise à constituer un réseau de mesure opérationnel des MES et des contaminants associés sur le Rhône. Dans cette perspective, plusieurs objectifs intermédiaires sont à atteindre :

Mettre en place une station de mesure de référence sur le Rhône amont (station de Jons)

Maintenir et développer les mesures à la station de référence sud SORA

Améliorer la connaissance des flux à la mer et des processus à l'interface, en particulier en développant le point de mesure du bac Barcarin

Recenser, développer et fédérer un réseau de mesure des flux à l'échelle du corridor rhodanien et des affluents principaux

Définir les contaminants à mesurer en priorité et les procédures opérationnelles pour la mise en oeuvre de ces mesures (prélèvement, analyse).


Définir les méthodes de mesures et de calculs des flux (MES et contaminants) et des incertitudes

associées.

Evaluer la variabilité temporelle des flux de MES et polluants en période de base (hors crues) et durant les crues (valeurs moyennes, incertitudes, bilan)

2. résultats marquants

a. Instrumentation de la station de Jons pour le suivi des flux (Rhône amont Lyon)

mise en service de la télétransmission du turbidimètre Veolia (gamme 0‐4000 NTU), pour suivi en temps réel depuis le Cemagref

début d'étalonnage en concentration MES, grâce à l'installation complémentaire d'un préleveur automatique léger de type ISCO

en vue de l’analyse des contaminants, installation d'un préleveur automatique Bühler sur le circuit d'eau brute de la station (prélèvement by‐pass, flacons de 2l en verre, armoire réfrigérée, asservissement à la turbidité)

installation d'une trappe à sédiments sur le circuit d'eau brute de la station

sera également mise en place début mars 2011 afin d'avoir un système identique à celui qui existe à Arles

Mise en œuvre de la centrifugeuse mobile sur un rythme bi‐mensuel

b. Mesures des flux à la station SORA d'Arles suivi des MES avec une fréquence quotidienne en régime de base, et toutes les 4

heures en période de crue (débit supérieur à 3000 m³.s‐1)

suivi des radionucléides émetteurs gamma, alpha (238Pu, 239+240Pu et 241Am) et bêta (90Sr) sur un échantillon moyen mensuel, et toutes les 8 heures en crue

le suivi bimensuel des flux des éléments majeurs, mineurs, traces et isotopes dans le MES du Rhône à Arles, a débuté en janvier 2011, pour analyses chimiques, granulométriques (par diffraction laser) et détermination de la concentration en MES.

A l’initiative de l’Agence de l’Eau Rhône Méditerranée Corse, une journée d'échange a eu lieu le 24 février 2011 à SORA. Les différents partenaires ont présenté un aperçu des résultats acquis en Arles (Agence de l’Eau, IRSN, COM) et des travaux en cours dans le cadre de l’OSR, notamment pour le suivi des flux à la station de Jons et sur le Rhône et affluents nord (Cemagref).

c. Mise en œuvre du bac instrumenté Barcarin installation du matériel scientifique sur le bac et de la téléconnexion dans la

maison du passeur pour recevoir à terre les mesures du bac, avant télétransmission vers un ordinateur dédié au CEREGE.

achat et mise en oeuvre du logiciel Plume Detection Toolbox (PDT, Aquavision)


permettant de calculer des profils de concentrations de matières en suspension à partir des intensités acoustiques enregistrées par l'ADCP embarqué sur le bac.

mise en service de l'acquisition automatique des données.

tests de configuration et premières vérification des débits et de la trajectoire mesurée.

mise en évidence du coin salé à partir des vitesses et de l'intensité acoustique de rétrodiffusion mesurées, confirmées par des sondages de conductivité électrique.

d. Etablissement des flux MES et contaminants associés à l'échelle du corridor rhodanien

stage M2R de Laetitia Roux (Cemagref) : avancées méthodologiques pour l'établissement de flux de contaminants particulaires à partir des données du réseau Eau/MES 1991‐2009 de l'Agence de l'Eau

stage M2R deClotilde Linne (CEREGE) : bilans de flux et incertitudes sur les flux établis à partir des données disponibles pour les stations du Rhône Sud

Réunions d'échange technique avec les correspondants de l'Agence de l'Eau RM&C : 21 février, 19 juillet

Note de synthèse sur les difficultés de mesure des flux MES en crue à la station de Ternay, et l'opportunité d'une centrifugeuse fixe à la station de Jons

Note de synthèse opérationnelle pour l'établissement d'un réseau de stations de mesure des flux MES à l'échelle du corridor rhodanien

3. difficultés rencontrées en 2010 station de Jons

◦ des retards de livraison et des problèmes techniques récurrents sur le préleveur automatique Bühler ont nécessité des modifications effectuées par le fournisseur

station SORA

◦ En raison d’une rupture de la conduite d’amenée d’eau dans SORA, aucun prélèvement n’a été réalisé en janvier 2011. La station a redémarré normalement le 4 février 2011.

bac Barcarin

◦ En raison de sa complexité et de contraintes techniques, le projet a pris du retard. En cause, un vice de construction sur les cales d’accostage pour le bac qui ont dû être modifiées par l’entreprise en charge des travaux.

◦ Depuis la mise en service (mai 2011), les débits sont restés très faibles sur le Rhône aval, avec la quasi absence de débits significatifs supérieurs au débit moyen, ne permettant pas encore de valider la mesure des débits liquides et solides.

réseau de mesure des flux

◦ La réunion de certaines données (débits, turbidité) auprès de différents producteurs a parfois pris beaucoup de temps, et dans certains cas la diffusion des données est limitée à certains partenaires et à l'étude prévue. Les enregistrements de turbidité à la station de Ternay n'ont jamais pu être récupérés malgré de nombreuses prises de contact...


4. perspectives 20112012 station de Jons

◦ poursuite des mesures MES et contaminants

◦ possibilité d'installer une centrifugeuse fixe en continu en cours de discussion (demande de subvention Agence de l'Eau)

bac Barcarin

◦ validation des débits liquides mesurés par le bac

◦ quantification expérimentale des matières en suspension à l’embouchure pendant les crues

◦ détection expérimentale de la présence du coin salé

Réseau de mesure des flux

◦ installation d'une station Arve à Genève‐bout‐du‐monde, en discussion avec les SIG

◦ intégration de nouvelles stations partenaires : Durance à Bonpas (EDF), Haut‐Rhône (projets CNR en lien avec la chasse 2012)

◦ réflexion pour à terme une fédération d'un réseau de producteurs de données flux MES sous l'égide de l'Agence de l'Eau

5. valorisation scientifique Masters/thèses

Linne, C. (2011) Estimation des flux de contaminants dissous et particulaires sur le bas Rhône et ses affluents à partir des données du réseau de surveillance de l'Agence de l'Eau Rhône Méditerranée Corse. Rapport technique (M2R), CEREGE, 47 p.

Moore, S.A. (2011) Monitoring fluxes of water and suspended sediment in rivers using side‐looking acoustic Doppler current profilers (Suivi des flux d'eau et de matières en suspension dans les cours d'eau par profileurs acoustiques Doppler horizontaux), thèse de l'université de Grenoble, 230 p.

Roux, L. (2011) Faisabilité du calcul de flux de contaminants particulaires à partir des données de l'agence de l'eau Rhône‐Méditerranée‐Corse. Rapport technique (M2R), Cemagref, 39 p.

Articles

Moore, S. A., J. Le Coz, D. Hurther, A. Paquier (2011) On the Application of Horizontal ADCPs to Suspended Sediment Transport Surveys in Rivers, Continental Shelf Research (accepted).

Moore, S.A., J. Le Coz, D. Hurther, A. Paquier (2010) Backscattered Intensity Profiles from Horizontal Acoustic Doppler Current Profilers, River Flow 2010, Braunschweig, Germany, 8 p.

Moore, S.A., J. Le Coz, D. Hurther and A. Paquier (2011) On the Use of Horizontal‐ADCPs for Sediment Flux Measurements in Rivers, IAHR Congress, Brisbane, Australia, 26 June ‐ 1st July 2011, 8 p.

Moore, S.A., J. Le Coz, D. Hurther and A. Paquier (2011) Sediment transport measurements in rivers using multiple Horizontal Acoustic Doppler Current Profilers, 4th international conference and exhibition on Underwater Acoustic Measurements: Technologies and Results, island of Kos, Greece, 20‐24 June, 2011, 8 p.

Communications orales, posters

Instrumentation et méthodes pour la mesure et le calcul des flux solides, J. Le Coz, Hélène Angot, Christelle Antonelli, Benoît Camenen, Marina Coquery, Frédérique Eyrolle, Guillaume Fantino, Marina Launay, Clothilde Linne, Adriano Mayer, Olivier Radakovitch, Laetitia Roux, Guillaume Raccasi, OSR, Journée de restitution, Lyon, 01/07/2011


Utilisation de mesures hautes fréquences (MES, débit) pour le calcul des flux de métaux

particulaires dans une rivière alpine: l’Isère, S. Dutordoir, J. Némery, C. Minaudo, P. Belleudy, L. Roux, J. Le Coz, M. Coquery, M. Launay, B. Camenen, J. Landas‐Maneval , C. Rivière, D. Dumas, Colloque inter‐ZA, Rennes, 5/10/2011

Launay, M., Andries, E., Le Coz, J., Coquery, M., Faure, J.‐B., Camenen, B. (2011) 1D‐modelling of contaminant transport through a multi‐channel large river system, World's Large Rivers, Vienna, April 11‐14.

Béraud, C., Arnaud, F., Le Coz, J., Camenen, B., Piégay, H., Paquier, A. (2011) Analysis of the Rest‐Rhine evolution since 1950 using 1D‐numerical simulation, World's Large Rivers, Vienna, April 11‐14.

6. données disponibles Enregistrements de turbidité Isère à Romans, Saône à Lyon St‐Georges, sur demande au

Cemagref (base de données BICHE)

Premiers enregistrements (turbidité, ADCP, GPS) du bac Barcarin, sur demande ponctuelle et après validation

Débit moyen horaire à Fourques 2009‐ 2010 (Convention CNRS/CNR fiche n°7).

Données ont été obtenues via le conventionnement CNRS/CNR établie pour l’OSR (fiche n° 3 et 4).


Caractérisation bio-physico-chimique et traçage des sédiments et des polluants associés


Olivier Radakovitch CNRS – UMR 6635 / Centre Européen des géosciences et de l’environnement (CEREGE) – Aix‐en‐Porvence, Europôle de l’Arbois

Stéphanie Gairoard CNRS – UMR 6635 / Centre Européen des géosciences et de l’environnement (CEREGE) – Aix‐en‐Porvence, Europôle de l’Arbois

Dorianne Delanghe Sabatier CNRS – UMR 6635 / Centre Européen des géosciences et de l’environnement (CEREGE) – Aix‐en‐Porvence, Europôle de l’Arbois

Adriano Mayer CNRS – UMR 6635 / Centre Européen des géosciences et de l’environnement (CEREGE) – Aix‐en‐Porvence, Europôle de l’Arbois





1. Objectif de l’action

Mieux connaître le type de particules transportées dans le Rhône pour mieux omprendre les processus de transfert et leur lien avec les polluants. c


a) Premières données granulométriques sur les MES entre Rhône et affluents.

Mise en évidence d’une homogénéité des granulométries des affluents cévenols lors des crues de mars et novembre 2011 avec un mode centré

Rapport annuel – Semestre 4 (2011) Synthèse OSR/Action

autour de 40µm pour Gardon et ardèche contre 30 µm en Arles (mais il ne s’agit peut être pas des mêmes particules à cause du décalage dans le temps). La Durance en crue (juin 2011) se caractérise par des particules plus fines que tous les autres affluents (inférieures à 10 µ) sûrement associées à l’érosion des terres noires. En Arles au pic de la crue de la Durance la granulométrie chute avec un mode proche de la signature Durancienne (7µm). Ces premiers résultats semblent montrer une nette influence des affluents cévenols sur la

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charge particulaire du Rhône à Arles vers un mode autour de 30‐40µm et uneinfluence Durancienne vers un mode autour de 10µm et moins.

ORA. b) Mise en place et tests sur le granulomètre en ligne équipant la station SLes données sont correctes en comparaison avec d’autres analyses.

c) Tests de mesures granulométriques par atténuation acoustique multi‐fréquence réalisés sur l’Isère.

3. Difficultés rencontrées

a) le granulomètre portable reçu tardivement n’a pas pu être utilisé sur cette première année (fin septembre 2011)

b) la dissolution acide des particules pour leur analyse est difficile compte tenu sans doute de la présence de minéraux résistants et de matière réfractaire. Plusieurs protocoles ont été testés avant d’aboutir à quelque chose de reproductible.

. c) Démarrage repoussé de l’étude sur la matière organique particulaire. Les

premiers échantillons ont pu être récoltés durant la crue de novembre 2011d) Le recrutement de l’ingénieur d’étude pour l’équipe Sud n’a pu se faire qu’à

partir de Janvier 2011.

4. Perspectives 20112012

a) Les travaux en cours et présentés ci‐dessus (analyses géochimiques,

granulométrie, minéralogie, caractérisation de la matière organique particulaire) vont se poursuivre en continu à la station SORA. Des prélèvements ponctuels sur les affluents, notamment pendant les crues,

prendre ainsi permettront de spécifier leurs caractéristiques et de mieux com

la redistribution du matériel au sein du bassin versant.

b) Démarrage des analyses sur la matière organique particulaire. ) Démarrage des mesures par granulomètre portable LISST sur les MES. Comparaison entre différents granulomètres.

c

5. Valorisation scientifique

Rapport annuel – Semestre 4 (2011) n 7 Synthèse OSR/Actio

‐ Hydrological events and suspended sediment and associated radionuclide deliveries from the Rhône River towards the Mediterranean Sea. Eyrolle F., Radakovitch O., Raimbault P., Charmasson S., Ferrand E., Antonelli C., Jacquet S., Aubert D., Raccasi G., Gurriaran R. Soumis à International Journal of Soils and Sediments.

‐ Études et modélisation de la dynamique des particules en suspension, O. Radakovitch, H. Angot, C. Antonelli, B. Camenen, M. Coquery, F. Eyrolle, G. Fantino, S. Gairoard, M. Launay, J. Le Coz, A. Mayer, L. Roux, G. Raccasi, D. Sabatier, OSR, Journée de restitution, Lyon, 01/07/2011

6 D. onnées disponibles

Premières mesures d’éléments chimiques sur la période janvier 2010‐Juin

‐2010 sur demande (CEREGE) et après validation

‐ Premières mesures de granulométries des MES à la station SORA sur la

période janvier 2010‐Juin 2010 sur demande (CEREGE) et après validation.


Suivi et retour d'expérience sur des évènements hydrologiques naturels ou anthropiques

(crues/chasses/dragages)




Hélène Angot Cemagref de Lyon, équipe MALY

Marina Launay Cemagref de Lyon, équipe HH



Olivier Radakovitch CNRS – UMR 6635 / Centre Européen des géosciences



Adriano Mayer CNRS – UMR 6635 / Centre Européen des géosciences



Gairoard Stéphanie CNRS – UMR 6635 / Centre Européen des géosciences



1. Objectif de l’action

Cette action vise à suivre les évènements hydrologiques contributeurs en flux particulaires sur le Rhône et/ou les affluents majeurs, qu'ils soient naturels ou artificiels. Pour ce faire, les équipes de l’OSR ont prévu de :

Mettre en place deux groupes d’intervention (Nord et Sud) pour le suivi des événements

Acquérir et développer des matériels mobiles : centrifugeuse de terrain, filtration en ligne, granulomètre portable, …

Intervenir durant plusieurs épisodes de crues pour réaliser des prélèvements en flux, ainsi que des laisses de crues (dépôts sédimentaires). Des interventions ciblées sur des événements de dragage et de chasses de barrage sont également prévues.

Effectuer des analyses de contaminants ciblés lors des évènements : PCB, Hg, métaux, autres composés organiques


Quantifier les flux évènementiels générés par les épisodes suivis par rapport aux flux moyens

annuels.

Plusieurs événements hydro‐sédimentaires sont spécifiquement ciblés en vue d'une analyse d'ensemble : crue de l'Isère et de la Durance en 2008, chasse des barrages suisses (2012), dragage du Rhône au Pontet (2011).

2. résultats marquants

a. Mise en place des groupes d'intervention nord et sud constitution des équipes et des volontaires

repérage des sites

surveillance hydrologique et coordination entre les deux groupes

b. Equipements de prélèvement mobiles développement et prise en main de la centrifugeuse mobile (Cemagref)

développement d'un système de filtration portatif à cartouche (CEREGE)

poursuite des tests du système de filtration grand volume (Cemagref)

intercomparaison d'échantillons selon le mode de prélèvement

acquisition et test d'un granulomètre laser portable (CEREGE)

c. Développement et échange de protocoles adaptés développement d'un protocole de prélèvement et conditionnement des échantillons

échanges des protocoles granulométriques

d. Interventions sur événements entraînement de l'équipe nord sur le suivi de la chasse Arc‐Isère de juin 2011

journée de comparaison et échanges interéquipes à la station de Jons

prélèvement pour analyse métaux sur crue de printemps sud

échanges d'échantillons nord‐sud

3. difficultés rencontrées en 2010 retards et difficultés dans la collecte des données sur la crue de 2008

pas d'événement de crue significatif sur le Haut‐Rhône sur la période, report pour le deuxième fois de la chasse du Rhône

problèmes matériels sur le granulomètre laser portable, solution en cours avec le fournisseur


4. perspectives 20112012 prélèvements sur les affluents sud durant la crue de début novembre 2011

recueil de laisses de crue sur Rhône sud et exutoires affluents principaux suite à cette crue

intercomparaison de mesures granulométriques (différents instruments, techniques, procédures...)

suivi du panache du dragage du Pontet (CNR) en novembre 2011

suivi MES/contaminants particulaires de la chasse des barrages suisses prévue en mai 2012. Participation de l'OSR au comité de suivi des opérations de chasses. Collaboration avec CNR pour les mesures de transport solide autour de la retenue de Génissiat.

5. valorisation scientifique Cette action n’a donné lieu à aucune valorisation scientifique à l’heure actuelle.

6. données disponibles

Données ont été obtenues via le conventionnement CNRS/CNR établie pour l’OSR (fiche n° 3 et 4).


Gestion des données et des outils communs de l’OSR

1. Objectif de l’action Cette action vise à centraliser les informations à caractères scientifiques relatives aux questions traitées par la présente programmation de l’Observatoire des Sédiments du Rhône. Elle vise plus précisément à constituer une base de données géographiques à partir de données préexistantes et à centraliser, structurer et archiver celles produites dans l’OSR. Parallèlement à la mise en place de la base de données, il est également prévu le développement d’outils de diffusion et de consultation des résultats scientifiques, comme par exemple un catalogue de métadonnées et la publication de services cartographiques en ligne (webSIG). Enfin, cette action ne concerne pas uniquement des données numériques, mais également des échantillons de terrain. Pour cela il est prévu de mettre en place une lithothèque au sein de laquelle seront conservés les prélèvements réalisés sur le Rhône.

2. Résultats marquants et difficultés rencontrées La première année de programmation de l’OSR (2009/2010) a permis de réaliser un diagnostic des informations et des données à gérer dans cadre du programme et de choisir les solutions techniques à déployer (Géonetwork, ArcGis Serveur, site internet SPIP)1. La première année du triennal (2010/2013) a ensuite permis de véritablement engager le déploiement des outils. Lors de cette étape préalable à la mise en place opérationnelle des outils, plusieurs difficultés détaillées ci‐après ont été rencontrées.

a. Site internet Le fonctionnement en routine du site web de l’OSR est aujourd’hui assuré. La rubrique « actualité » est régulièrement mise à jour. L’ensemble des documents de cadrage et des éléments de restitution (ppt des journées, rapports et synthèses) sont accessibles en ligne. Une page de présentation en anglais a été également réalisée. Après une année de fonctionnement, il convient de noter une assez faible fréquentation du site (neuf visites par jour en moyenne ; ce chiffre est en réalité plus faible car il comprend les connexions d’administration du site) même si celle‐ci augmente lentement. Un questionnaire visant à améliorer les fonctionnalités du site a été envoyé aux utilisateurs. L’absence de réponse à ce questionnaire suggère soit une très faible utilisation soit que le site actuellement en place répond aux besoins des utilisateurs.

1 Mise en place d’un espace d’échange des informations au sein de l’OSR, Rapport annuel OSR 2009/2010, version du 01/03/11, p.91-102


Fig 1 : Nombre de visites journalières du site internet de l’OSR

b. Base de données SIG La base de données SIG de l’OSR est hébergée à la fois sur un PC spécifiquement dédié et sur le serveur FTP de la plate‐forme ISIG de l’UMR 5600. En lien avec le développement de Géonetwork et du catalogue de métadonnées de l’UMR 5600 et de la ZABR, l’ensemble des données ont été reclassées selon une arborescence commune qui prend en compte les types de données et leur localisation géographique. Les arborescences de la base de données du PC « OSR » et celle du serveur FTP ISIG diffèrent quelque peu en raison de la nécessité d’éviter de dupliquer des données sur le serveur (les données de référence IGN du RGE étant présentes par ailleurs sur le serveur ISIG). Le lancement de l’Observatoire Homme/Milieux sur la vallée du Rhône, structure fédérative de recherche pilotée par l’UMR 5600, est également un élément dont il a fallu tenir compte en cours d’année car cela a des répercutions sur l’organisation future des données relatives au corridor du Rhône. L’accès à cette base de données sera possible via la consultation du catalogue de métadonnées, mais n’est pas active à l’heure actuelle. Les comptes utilisateurs et la définition de leur droit doivent être repris car dans la configuration actuelle les utilisateurs « OSR » auraient accès à l’ensemble du serveur ISIG.


L’arborescence des données d’observations scientifiques sur le Rhône est hiérarchisée de la manière suivante :

Niveau 0 : données liées à des observatoires / autres programmes (P10/Thermie/…)

Niveau 1 : données communes aux observatoires / résultats de recherche des observatoires

Niveau 2 : Type de données / Répartition géographique (secteurs)

Niveau 3 : Au sein de secteur géographique, différentiation des données par type

c. Catalogue de métadonnées

Le catalogue de métadonnées de l’OSR est hébergé sur le catalogue de l’UMR 5600, installé sur un serveur de l’Ecole Normale Supérieure de Lyon. Le logiciel open‐source utilisé est Géonetwork, version 2.6.4. Les fiches de métadonnées seront consultables via une connexion sécurisée à l’aide d’un login et d’un mot de passe. Le catalogue de métadonnées constitue le produit sur lequel le plus de travail a été réalisé au cours de cette première année du triennal. Dans un premier temps, un travail important a été fait pour la mise en place de masques de pré‐saisie en fonction des types de données. Ces masques ont vocation à faciliter le travail des catalogueurs.

Les types des données ont été normalisés avec la typologie du catalogue de métadonnées. Les catégories sont les suivantes :

‐Base de données relationnelles

‐Cartes et catalogues de cartes

‐Corpus de texte

‐Données iconographiques

‐Données tabulaires

‐Données vectorielles

‐Enquêtes

‐Imageries satellitales

‐Photographies aériennes verticales

‐Produits RGE de l’IGN

‐Topographie/Bathymétrie et modèle d’élévation

‐Vidéo/Audio

Fig 2 : Liste des types de données


Suite au passage de la version 2.6.3 à la 2.6.4, de nombreux bugs affectaient le fonctionnement de l’application. Pour résoudre ces problèmes, deux instances ont été installées sur le serveur. Une instance de consultation, stable et une instance de développement où sont réalisés les tests des différentes fonctionnalités. Le passage à la version 2.6.4 a permis de résoudre des bugs d’affichage sur la carte gérant les web services cartographiques. La saisie des fiches se fait sur cette instance de développement. Une fois l’étape de validation du contenu passée, elles sont transférées sur le serveur de production. A l’heure actuelle, un certain nombre de fiches sont disponibles sur le serveur de développement en attente de leur transfert vers le serveur de production. Le transfert sera établi après la redéfinition des comptes utilisateurs OSR.

d. WebSIG

L’utilisation du webSIG pour la diffusion de cartes en ligne est restée limitée au cours de l’année 2010/2011 en raison de nombreux bugs survenus sur le serveur cartographique. Pour rappel, au cours de la première phase de l’OSR, ArcGIS Serveur 9.3 avait été retenu comme solution technique à déployer pour la mise en place d’une plate‐forme webSIG. Cet outil présentait à la fois l’avantage d’une prise en main facile pour des utilisateurs sans compétence spécifique en développement informatique, mais l’inconvénient d’être une solution commerciale, non libre. Le serveur support du webSIG est hébergé sur le pôle ISIG de Saint Etienne. L’impossibilité de résoudre certains bugs a donné lieu à l’installation d’une version plus récente (v.10) d’ArcGIS Serveur. Une double installation a été réalisée avec un serveur de pré‐production et un serveur de production. Le premier sert à tester les outils et à développer les webapplications avant leur diffusion, le second est le support des webapplications consultables en ligne. A l’heure actuelle, des bugs subsistent encore sur le serveur de production malgré le passage à la version la plus récente.


e. Lithothèque La lithothèque sera installée sur la plate‐forme Observation des Milieux et des Environnements Anciens et Actuels de l’UMR 5600 à Bron. La réflexion sur les moyens à mettre en œuvre pour la gestion des stocks est en cours. Un système d’identification des échantillons par code barre est prévu. Un devis pour une telle installation a été demandé à une entreprise spécialisée.

3. Perspectives 20112012 La seconde année du triennal de l’OSR permettra de continuer les développements techniques et d’engager la diffusion des premiers résultats. L’objectif est de parvenir à la mise en place opérationnelle des outils destinés aux équipes scientifiques impliquées dans le projet et aux partenaires financiers. Pour que cette mise en place soit effective un premier travail de refonte des comptes utilisateurs est à prévoir en raison des upgrades de version tant au niveau du catalogue de métadonnées que du webSIG et de la lourdeur de l’ancienne structure des comptes. L’utilisation d’ArcGIS Oneline sera explorée en 2012 pour la mise en place de cartes collaboratives. Un travail de mise en forme des données et des résultats devra ensuite être entrepris avec les équipes scientifiques. Il sera nécessaire alors de trouver les méthodes appropriées pour réussir à impliquer les scientifiques pour élaborer ces produits. Une réunion sera organisée dans cette perspective.

4. Valorisation scientifique Communications orales

Fantino G., Michel K., Piégay H., Provansal M., Lelay Y., Olivier JM (2010). Mutualisation des données : exemple de l’OSR et de la recherché pluridisciplinaire sur le corridor rhodanien. Juin 2010, Aix‐en‐Provence, France.

Fantino G., Michel K., Piégay H., (2011). Système d’information au sein du dispositif OHM : le cas de la vallée du Rhône. Juin 2010, Toulouse, France.


Les données disponibles dans le cadre de cette action seront consultables via le catalogue de métadonnées qui sera opérationnel au printemps 2012.

Présentation général de l’Observatoire des Sédiments du Rhône · 2012-04-07 ·...

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