Synthèses des connaissances et proposition d'une méthode d ...

Synthses des connaissances et proposition d'une mthode d'valuation de l'impact des ouvrages transversaux sur la continuit sdimentaire des cours d'eau - S.BRAUD

0706/2013

Direction rgionale de l'Environnement, de l'Amnagement et du Logement Centre

www.centre.developpement-durable.gouv.fr

Synthses des connaissances &

proposition d'une mthode d'valuation de l'impact des ouvrages transversaux sur la continuit sdimentaire des cours d'eau

Historique des versions du documentVersion Date Commentaire

V1.0 25/08/11 Projet

V1.1 20/09/11 Projet

V1.2 27/07/12 Projet

V1.3 01/10/12 Projet

V2.0 22/04/13 Version 2

V2.1 02/05/13 Version 2.1

V2.2 07/06/13 Version 2.2

Affaire suivie parStphane BRAUD - DREAL Centre / SLBLB

Tl. : 02.36.17.41.89

Courriel : [email protected]

RdacteursStphane BRAUD - DREAL Centre / SLBLBAdrien ALBER - DREAL Centre / SEB

Ce document a t galement labor grce :

aux contributions de Jean-Nol Gautier (Agence de l'Eau Loire-Bretagne), Stphane Rodrigues (Universit de Tours) et Pierre Steinbach (Onema),

et aux conseils de J.R. Malavoi (EDF), de Nicolas Forray (Directeur de la DREAL Centre) et de Jrme Dumont (DDT de l'Ardche).

Pour la rdaction de ce document, nous nous sommes inspirs d'un certain nombre de publications (cf. rfrences pages 66) et nous nous sommes tout particulirement appuys sur l'ouvrage lments de connaissance pour la gestion du transport solide en rivire (J-R Malavoi et al., 2011).

Relecteurs

Grard DEGOUTTE - Irstea Pierre STEINBACH - OnemaJohann MOY - Agence de l'Eau Loire-BretagneBenoit CAMENEN - Irstea Alain RECKING - Irstea

AVANT-PROPOS

lments de Contexte Longtemps considrs comme une ressource disponible ou comme une gne pour lcoulement des crues, les sdiments grossiers transports par les cours d'eau sont aujourdhui clairement identifis comme un facteur essentiel permettant de prserver et de restaurer lquilibre hydromorphologique et cologique de la rivire. Ce transport des lments grossiers est, par consquent, un contributeur essentiel pour latteinte du bon tat cologique des cours deau.Dans ce contexte, le lgislateur a souhait introduire la notion de transport suffisant quil faut assurer sur certains cours deau (article L214-17 du code de lEnvironnement). Ainsi, s'ils empchent le bon droulement du transport naturel des sdiments , les ouvrages transversaux sont considrs comme des "obstacles la continuit cologique" (article L214-109 du code de lEnvironnement). Cependant, aucune dfinition juridique nexiste pour dterminer le caractre suffisant ou naturel du transport assur.

Objectif et public visLes fiches suivantes ont pour objectifs de faciliter lapplication de cette lgislation et de proposer une dmarche visant apprcier l'impact des ouvrages transversaux (seuils et barrages) sur la continuit sdimentaire. Elles s'adressent aux techniciens des structures en charge de la mise en uvre administrative ou oprationnelle de cette nouvelle rglementation (services de police de l'eau, chargs de mission continuit cologique , syndicats de rivires, bureaux d'tudes, etc.)

Encore une tude ! A ce jour, il n'existe pas de mthode simple et rapide permettant d'valuer l'impact des ouvrages transversaux sur la continuit sdimentaire. Nous proposons dans ce document une dmarche pour rpondre l'objectif vis tout en tenant compte des dlais courts imposs par la rglementation. Une partie des actions que nous prconisons sont effectivement des complments aux approches habituellement mises en uvre lors des diagnostics d'ouvrages. Toutefois, nous avons essay de proposer pour chaque tape des approches allges, lorsqu'elles pouvaient permettre de rpondre la question pose.

Comment intgrer cette nouvelle proccupation dans un programme d'intervention dj avanc ?L'enjeu de la continuit sdimentaire est une proccupation nouvelle qui n'a pas t initialement intgre dans un grand nombre de programme d'interventions en cours de dfinition. Cette intgration ne doit pas annihiler tout le travail produit et les dcisions prises lors de la concertation ralise. S'il est indispensable que toutes les nouvelles tudes intgrent cet enjeu, il nous semble raisonnable d'accepter une phase de transition pour les projets dj engags. Cependant, l'attitude adopter sera diffrente selon l'ambition de la solution retenue et selon le montant financier engag par les partenaires du projet.

AvertissementsLa continuit cologique n'est traite, dans ce document, qu' travers le rtablissement de la continuit sdimentaire au droit des ouvrages transversaux. Bien sr, la restauration d'un cours d'eau doit tre aborde plus globalement afin d'apporter des solutions oprationnelles qui rpondent l'ensemble des autres composantes de la continuit cologique (continuit pour la libre circulation des poissons migrateurs, rtablissement des changes sdimentaires latraux entre la plaine alluviale et le lit mineur) mais galement d'autres objectifs directement lis (exemples : rtablissement de l'hydrologie naturelle d'un cours d'eau, rduction du rchauffement de leau en tiage et des effets de l'eutrophisation favoriss dans la retenue d'un ouvrage, etc.).Mme si le prsent document cible principalement le rtablissement de la continuit du transport des sdiments grossiers, les ouvrages transversaux peuvent galement gnrer un excs de sdiments fins, qui peuvent contribuer la dgradation de la qualit de certains habitats (quelques cas particulier d'altration de la continuit du transport des sdiments fins sont traits dans ce document).

Ce document volutif intgrera au fil du temps les conclusions des groupes de travail nationaux et consolidera son assise grce aux diffrentes exprimentations ralises sur le bassin.

Impact des ouvrages transversaux sur la continuit sdimentaire des cours d'eau DREAL Centre - 2013 3/76

SOMMAIRE

PARTIE A : SYNTHSE DES CONNAISSANCES

Fiche N1 Quels enjeux ? (page 5)

Fiche N2 - De l'origine des sdiments au transport suffisant (page 10) ou fonctionnement naturel et dysfonctionnement.

Fiche N3- Ouvrages transversaux : Typologie et principaux impacts (page 17)

PARTIE B : DMARCHE D'VALUATION DE L'IMPACT DES OUVRAGES TRANSVERSAUX SUR LA CONTINUIT SDIMENTAIRE DES COURS D'EAU

Fiche N4 Vers une meilleure connaissance de l'enjeu sdimentaire sur le bassin Loire-Bretagne (page 21)

Fiche N5 Diagnostic l'chelle d'un petit bassin versant (page 24 )

Fiche N6 Diagnostic dtaill l'chelle d'un seuil ou d'une srie de seuils (page 30 )

PARTIE C : GESTION DES OUVRAGES

Fiche N7 - Prconisations de gestion des seuils (page 39)

Fiche N8 - Prconisations de gestion des barrages (page 42)

PARTIE D : ANNEXES

ANNEXE 1 Outils et protocoles de mesures ( page 45 )

ANNEXE 2 - Des formules pour l'tude des conditions hydrauliques (page 64)

ANNEXE 3 - Quelques rfrences pour aller plus loin (page 66)

ANNEXE 4 Glossaire (page 68)


FICHE 1 : QUELS ENJEUX ? OU POURQUOI S'INTRESSER AU TRANSPORT SDIMENTAIRE ?

DISTINCTION ENTRE SDIMENTS GROSSIERS ET SDIMENTS FINS

On distinguera dans ce document :

les sdiments dits fins dont le diamtre est infrieur 0,2 - 0,5 mm

les sdiments dits grossiers dont le diamtre est suprieur 0,2 - 0,5 mm.

La limite fixe entre sdiment grossier et sdiment fin est relative. Le positionnement des sables dans l'une ou l'autre de ces catgories dpend la fois de l'objectif vis et du contexte gomorphologique (rivire graveleuse de tte de bassin versant, estuaire, etc). De plus, selon les auteurs et les disciplines (gologie, pdologie, travaux routiers, etc.), plusieurs chelles granulomtriques ont t dfinies afin de caractriser la taille des grains. L'illustration N1 compare par exemple l'chelle granulomtrique de Wentworth, sur laquelle s'appuient plusieurs protocoles dcrits dans ce document, et celle issue de la norme franaise NF P18-560.

Les sdiments fins et grossiers se distinguent par :

leurs proprits physiques vis--vis du transport solide (mode de transport, cohsion, etc.)

leur contribution la morphologie des cours d'eau

leur degr d'attractivit exerc sur la faune et la flore.

Les sdiments charris sur le fond d'une rivire correspondent la fraction la plus grossire du flux sdimentaire total transport par les lits fluviaux. Ils constituent ce qu'on appelle la charge de fond .


Ill. 1: Comparaisons de deux chelles granulomtriques

RLE DE LA CHARGE DE FOND DANS L'QUILIBRE DYNAMIQUE

Les rivires alluviales tendent ajuster leur morphologie, dfinie par des variables de rponse (nombre de chenaux en eau, sinuosit, largeur, profondeur, etc), des variables de contrle qui leur sont imposes.

Les deux principales variables de contrle sont:

le dbit liquide qui, coupl la pente du lit dtermine la capacit du cours d'eau roder et transporter les sdiments ;

les apports sdimentaires au cours d'eau (charge de fond) et leur caractristique (granularit dominante).

Ce fonctionnement se traduit par une variabilit de la morphologie des cours d'eau dans:

l'espace, en particulier d'amont en aval d'un mme bassin versant du fait de l'volution de la pente de valle, du dbit moyen, etc ;

le temps, si les variables de contrle d'un cours d'eau donn changent (par exemple, augmentation du dbit moyen).

La balance de Lane (illustration 2) schmatise les principes de la dynamique fluviale : De manire trs simplifie, la dynamique fluviale peut donc tre prsente comme loscillation permanente de laiguille dune balance en fonction de la variation des apports en sdiments grossiers (dbit solide) et des variations hydrologiques (dbit liquide).

Si les variables de contrle fluctuent tout en restant stationnaires moyen terme, les processus d'rosion et de dpt se compensent globalement l'chelle du tronon : la morphologie du cours d'eau oscille autour d'un tat dit d' quilibre dynamique .

Si les variables de contrle changent de manire systmatique et durable moyen terme (du fait d'un changement climatique ou d'une extraction de sdiments par exemple), les processus d'rosion et de dpt ne se compensent plus l'chelle du tronon : la morphologie du cours d'eau s'ajuste de manire significative (changement de style fluvial, incision du lit par exemple). Le cours d'eau est dit en dsquilibre.

Les causes l'origine d'un dsquilibre ne sont pas systmatiquement attribuables aux activits anthropiques. Le changement climatique la fin du petit ge glaciaire a, par exemple, contribu aux changements morphologiques observs sur certains cours d'eau.

RLE COLOGIQUE DES SDIMENTS

Rle cologique des sdiments grossiers

Les sdiments grossiers contribuent au bon fonctionnement des biocnoses aquatiques et terrestres, notamment celles infodes aux zones courantes et aux bancs alluviaux exonds une partie de lanne.

Le substrat alluvionnaire joue diffrentes fonctions dans les cycles biologiques:

habitat d'alimentation du fait des interstices rsultant de lagencement des alluvions grossires dans lesquels circulent ou se stockent la matire organique et des organismes vivants,

habitat de reproduction en tant que support de ponte pour les poissons et les invertbrs sur les substrats submergs, et pour les oiseaux, les insectes et autres invertbrs sur les substrats mergs,

habitat de refuge vis--vis des conditions hydrauliques et des prdateurs (ex: protection des ufs, zone de croissance des juvniles, camouflage de certaines espces, refuge pour les invertbrs, etc.)


Ill. 2: Balance de Lane (1955) Onema

Le substrat participe galement l'auto-puration de l'eau en favorisant les processus biologiques de dgradation de la matire organique et les cycles biogochimiques (cycle de lazote et du phosphore notamment) la surface (biofilm) et au sein du substrat submerg.

Ces fonctions sont dtermines par les caractristiques sdimentaires du lit (taille des particules, paisseur, htrognit, porosit, conductivit hydraulique), sa dynamique (transport des sdiments, formation de dpts, etc), et par les conditions hydrodynamiques pour les habitats aquatiques (vitesses de l'coulement, hauteur deau, turbulence).

Il est important de noter que tous les animaux et vgtaux nutilisent pas les mmes granulomtries ni les mmes caractristiques hydrodynamiques (vitesse et hauteur deau), do limportance de la varit des dpts alluvionnaires (J. Charrais, 2013).

Il est galement ncessaire de rappeler que les fonctions biologiques des habitats aquatiques ne sont pas dtermines uniquement par la structure physique et la dynamique du substrat. De nombreux autres facteurs entrent en jeu: lhydrologie, la physico-chimie de leau, lensoleillement, la temprature, la ripisylve.

Rle cologique des sdiments fins

Les sdiments fins (des argiles aux sables fins) transitent naturellement dans les cours d'eau. Ils peuvent jouer un rle important dans certains contextes (basses valles, estuaires, deltas).

Cependant, l'accumulation de sdiments fins dans des lits sdiments grossiers peut avoir un impact cologique important.


Ill. 4: Truite fario en pleine reproduction L. Perrin

Ill. 5: coulements deau plusieurs chelles entre la surface et la zone hyporhique* (S. Gayraud et al., 2002) : A) changes hydriques induits par les discontinuits gomorphologiques et gologiques ; B) Dtail des mouvements hydriques au sein dune squence mouille-seuil-mouille.

Ill. 3: Invertbrs aquatiques (simulidae) vivant sur des lments grossiers G. Archambaud

DYSFONCTIONNEMENTS SDIMENTAIRES

Impacts d'un dficit sdimentaire

Un cours d'eau en dficit sdimentaire est en dsquilibre avec les flux hydrologiques, il tend ajuster sa morphologie (profil en long, largeur, profondeur). Cet ajustement peut induire des impacts aussi bien sur le fonctionnement cologique du cours d'eau que sur les usages humains, de manire directe ou indirecte.

Les consquences sur les cosystmes peuvent tre l'altration de la structure et de la diversit des habitats aquatiques qui ne peuvent plus remplir leurs diffrentes fonctions biologiques (lieu de vie,

support de ponte et fonction d'abri) ce qui impacte par consquent les peuplements faunistiques et floristiques.

On peut galement mentionner les impacts de l'abaissement du chenal principal sur les cours d'eau chenaux multiples : lenfoncement de la ligne deau du chenal principal provoque une exondation plus frquente et plus longue des annexes fluviales, ne leur permettant plus de remplir certaines de leurs fonctions cologiques (frayres, etc.)

Paralllement, lorsque le dficit en sdiments grossiers engendre une incision gnralise du cours d'eau, les usages humains associs aux milieux alluviaux peuvent galement tre perturbs (cf. tableau ci-dessous).

Usageshumains

Consquences possibles de l'incision d'un cours d'eau sur les usages

Ressource en eau potable

Abaissement du niveau des nappes d'accompagnement, pouvant causer le tarissement de certains puits dalimentation en eau potable et augmenter les cots de gestion des ouvrages de captage

Remonte des bouchons vaseux et des fronts de salinit dans les estuaires, augmentant le risque de contamination des nappes par remontes des biseaux sals dans les estuaires

etc.

Ouvrages traversants

Dstabilisation des ouvrages transversaux (ponts, seuils, barrages) par enfoncement du fond du fait de l'rosion rgressive ou progressive et dstabilisation des fondations d'ouvrages.

Dstabilisation des traverses sous-fluviales (conduites diverses) etc.

Occupation du sol en zone inondable

Cours d'eau chenal unique : Augmentation de la capacit hydraulique du lit mineur par effet de chenalisation et rduction du rle de stockage du lit majeur d'o une augmentation de la puissance hydraulique avant dbordement et une acclration du transit pouvant aggraver les crues dans les zones situes l'aval

Cours d'eau chenaux multiples : dconnexion de bras secondaires permettant l'implantation d'une vgtation ligneuse au sein de ces anciens chenaux de crues pouvant augmenter localement le niveau d'eau en crue (cas de la Loire moyenne)

etc.

Paysage Modification du style fluvial et des paysages des valles alluviales se traduisant notamment par la chenalisation des cours d'eau

etc.

Altrations constates affectant les usages - partir de Landon, 2007


Impacts cologiques des sdiments fins dans un lit charge de fond naturellement grossire

Qu'est-ce que le colmatage ?

Le colmatage correspond au phnomne de dpt et l'infiltration de sdiments fins de nature organique ou minrale (argile, limon et sables fin) dans les habitats aquatiques.

On diffrencie deux niveaux de colmatage :

le colmatage superficiel (recouvrement des habitats benthiques)

le colmatage interstitiel (infiltration des sdiments fins dans la zone hyporhique*).

La taille des particules incrimines dans les phnomnes de colmatage varie selon l'objectif des tudes recenses (tudes sur le benthos* : < 2 mm ; tudes sur les frayres de Salmonids : < 0,8 mm ; tudes sur lhyporhos* : < 0,063 mm). Ces particules participent toutes au colmatage mais ces

divergences refltent leur capacit diffrente pntrer le lit des cours deau.

Le colmatage se produit essentiellement sur des zones lentiques, dans des conditions hydrauliques quasi-stagnantes ne permettant pas au cours d'eau de transporter ces particules fines. C'est un phnomne naturel sur certaines annexes fluviales des cours d'eau de plaines (bras morts, boires, etc.). Cependant, ces conditions de dpts peuvent tre recrer artificiellement, du fait de la retenue d'un ouvrage.

Impacts du colmatage

L'accumulation de sdiments fins peut avoir des impacts cologiques importants sur les cours d'eau charge de fond naturellement grossire :

homognisation des habitats aquatiques (rduction de leur attractivit) ;

diminution de la taille des interstices et de leur volume cumul ;

modification de la structure et de la stabilit du substrat ;

diminution des changes deau et de matires entre la surface et la zone hyporhique ;

rduction de la disponibilit des ressources trophiques et de loxygne ;

rduction de la qualit nergtique des ressources trophiques sur lesquelles les sdiments fins se dposent ;

rduction de la luminosit (lie au transport massif de sdiments fins par suspension), pouvant provoquer par exemple une diminution de la production primaire (GRAHAM, 1989).

Le colmatage peut induire un glissement typologique des peuplements, les espces infodes aux substrats sablo-limoneux se substituant aux espces infodes aux espces infodes aux lits charge de fond grossire.


Ill. 6: A) Zones affectes par le colmatage, B) distinction entre le colmatage superficiel et interstitiel.

FICHE 2 : DE L'ORIGINE DES SDIMENTS AU TRANSPORT SUFFISANT

ORIGINE ET PARCOURS DES SDIMENTS

La dynamique sdimentaire d'un cours d'eau implique trois squences fonctionnelles qui se succdent d'amont en aval l'chelle du bassin versant (cf. illustration N7):

la production, qui correspond au recrutement des sdiments partir des versants ;

le transfert correspondant aux processus de transport des sdiments;

le stockage plus ou moins long terme qui correspond par exemple l'accumulation des sdiments sous forme de bancs ou au dpt stock moyen terme au sein de la plaine alluviale.

Ill. 7: La dynamique sdimentaire d'un cours d'eau Malavoi, 2011 - modifi

Si les ttes de bassin constituent des zones prfrentielles pour la recrutement des sdiments (rosion des versants...), les squences de transfert et de stockage sont, quant elles, naturellement prsentes sur tous les tronons du cours d'eau.

Apports sdimentaires externes au cours deau

Les sdiments rods, transports et dposs par un cours d'eau ont deux principales origines:

la production primaire correspondant aux sdiments issus des versants (cnes dboulis, glissements de terrain, colluvions, etc.) et recruts par des processus dablation de la roche mre ou par la mobilisation de dpts accumuls en pied de versants ;

la production secondaire correspondant aux apports sdimentaires des affluents.


Ill. 8: Apport des versants (production primaire) Onema

Ill. 9: Apports d'un affluent qui construit son cne alluvial dans le lit principal (production secondaire) Onema

Transfert du stock alluvial interne

Un cours d'eau stocke des sdiments :

dans son lit sous la forme de dpts (bancs, dunes, etc.) et sur une paisseur plus ou moins importante. La notion de bande active dsigne l'espace occup par le lit d'tiage et par les dpts alluviaux peu ou pas vgtaliss et rgulirement remanis.

Dans sa plaine alluviale dlimite sur les cartes gologiques du BRGM au 1 :50000me par les alluvions modernes (Fz) et les moyennes terrasses (Fy).

Les sdiments stocks dans la bande active sont mobiliss rgulirement par les crues et alimentent le transport solide du cours d'eau. La vitesse de transfert des particules et des bancs alluviaux varie de quelques mtres plusieurs centaines de mtres par an.

Les sdiments stocks dans la plaine alluviale sont mobiliss plus long terme par l'rosion des berge. Il est reconnu que la plaine alluviale est une source sdimentaire de premire importance pour les cours d'eau dynamique latrale active dont le fonctionnement naturel se traduit par des processus rguliers et frquents d'rosion de berge (longation et recoupement de mandre par exemple).


Ill. 10: Dlimitation de la bande active sur la Loire

Ill. 13: rosion des berges de la Loire au lieu dit Le Grand Fleury S. Braud

Ill. 11: Dpt alluvial sur un petit cours d'eau de tte de bassin, le Chagnon (18) A. Alber

Ill. 12: Carte gologique au 1/50 000 (http://infoterre.brgm.fr ) BRGM

VARIABILIT SPATIALE DES SDIMENTS

Les caractristiques du substrat varient dans l'espace diffrentes chelles :

A l'chelle rgionale, la quantit et la granularit dominante des sdiments charris par les cours d'eau varient en fonction des caractristiques des bassins versants (lithologie, relief, couverture vgtale) et du climat.

A l'chelle du cours d'eau, la taille des sdiments diminue d'amont en aval. Sternberg (1875) a propos un modle thorique de dcroissance de la granularit de la charge de fond dun cours deau qui devrait, selon lui, en l'absence d'apports latraux, suivre une loi exponentielle.

La dcroissance granulomtrique s'explique par:

lusure des particules : au cours de leur transport, les grains s'entre-choquent, s'usent et leur taille tend ainsi diminuer. Cette usure est particulirement importante pour les graviers et les galets (clatement, broyage). L'intensit de ce processus dpend de la nature lithologique et de la taille de la particule.

le tri granulomtrique : la taille des particules que le cours d'eau est capable de transporter (comptence) tend diminuer vers l'aval, mesure que sa pente diminuent.

La forme des dpts sdimentaires volue galement de l'amont vers l'aval mesure que la pente et la taille des sdiments diminuent, et que le dbit augmente. La figure 15 illustre une squence type dans le contexte des petites rivires de montagne (classification adaptes aux petites rivires de montagne de louest amricain).

(A) lit blocs (la taille des lments issus de l'rosion des versants ne permet pas une rorganisation en squences rgulires),(B) alternances en marche-cuvette (organisation en squences d'lments trs grossiers provoquant une rosion l'aval immdiat),(C) lit fond plat ( Lessentiel du fond du lit est compos dun remplissage caillouteux relativement grossier qui laisse apparatre en surface quelques blocs. Les bancs alluvionnaires y sont quasi inexistants),(D) alternance de squences seuil-mouille(E) dunes (organisation caractristique des tronon de cours d'eau sableux).

Il importe de noter, qu'en ralit, la taille des sdiments et le type de dpt sdimentaire peuvent voluer de manire discontinue d'amont en aval des cours d'eau. Par exemple, la taille des sdiments peut augmenter vers l'aval si un affluent dlivre au cours d'eau une quantit importante de sdiments plus grossiers, ou encore si sa pente augmente localement. Dans l'exemple ci-dessous, le site amont (photographie du haut) est caractris par un dpt sablo-graveleux alors que le site aval (photographie du bas) correspond un lit constitu de blocs.


Ill. 14: Courbe thorique de dcroissance du diamtre moyen des sdiments (Sternberg, 1875)

Ill. 15: Schmatisation de la variabilit amont-aval des dpts sdimentaires Montgomery et Buffington 1997

La taille des sdiments dans le lit des cours d'eau varie galement des chelles plus locales, que se soit entre les diffrentes units morphodynamiques (chenal principal et secondaire, annexe fluviale, bourrelets de berges naturels, etc) ou mme l'chelle de chaque unit. Par exemple, la taille des sdiments sur un banc est plus leve sur les formes de rsistance (ttes de banc et seuil) et tend dcrotre de la tte la queue de banc.

Cette variabilit induit une certaine difficult caractriser la classe granulomtrique reprsentative d'un cours d'eau en un point donn . Cependant, elle ne doit pas masquer l'organisation des alluvions qui prvaut au sein des lits fluviaux qui s'explique par les conditions hydrauliques qui dpendent elles-mme de la morphologie du cours d'eau(pente, largeur, profondeur, courbure).

Enfin, on observe aussi un tri vertical des sdiments dans les diffrentes formes de dpt. En contexte de granularit tendue, on peut constater, aprs une crue, sur certaines units morphologiques (chenal principal, entre de chenaux secondaires, etc.), une concentration dlments plus grossiers la surface du lit que dans les dpts sous-jacents. En effet, lors de la dcrue, la dcroissance de la comptence du

cours d'eau provoque labandon de la charge de fond mais permet lvacuation des particules les plus fines vers laval. Tant que ces lments de surface ne sont pas entrans, larmure ainsi constitue protge les sdiments plus fins de la couche sous-jacente. Ce processus aboutit donc une diffrence de composition granulomtrique entre la couche de surface (l'armure) et la couche sous-jacente (sous-couche).

Du fait de la grande variabilit granulomtrique au sein des lits fluviaux, une vigilance est requise dans toute tude granulomtrique. Ainsi, Si l'on cherche connatre le diamtre mdian (d50) des particules transportes, il est ncessaire d'chantillonner la sous-couche qui est plus reprsentative. Par contre, si on s'intresse au seuil de mise en mouvement de ces particules, l'chantillonnage portera sur la couche d'armure, puisque l'armure protgera les sdiments plus fins de la sous-couche et retardera de fait leur mise en mouvement. Le protocole et les sites d'chantillonnage dpendent ainsi de la question laquelle on cherche rpondre.

Ill. 17: Exemple darmure en plan et en coupe J.R. Malavoi

- En haut gauche : couche de surface (l'armure)- En bas gauche : sous-couche sous larmure constitue galement d'lments grossiers mais noys dans une matrice plus fine- droite : coupe en travers permettant dobserver larmure en surface et lhtrognit de la sous-couche

Il est important de ne pas confondre l'armurage et le pavage, qui se caractrisent pourtant tous les deux par une concentration dlments plus grossiers la surface du lit que dans les dpts sous-jacents. L'armure est souvent considre comme un phnomne naturel, dynamique, une protection temporaire souvent remanie (annuellement), alors que le pavage correspond un dsquilibre et est constitu de sdiments trs grossiers pratiquement immobiles, ou dont la mise en mouvement n'est possible que pour des crues exceptionnelles.


Ill. 16: Contre-exemple de la dcroissance granulomtrique sur l'Arnon A. Alber

LES MECANISMES DE TRANSPORT DES SDIMENTS

Le transport des particules dans le lit des cours d'eau peut tre dcompos en 3 phases:

une phase de mise en mouvement, une phase de transport selon diffrents

modes, et une phase de dpt.

Mise en mouvement des particules

La mise en mouvement des particules au repos dpend :

de leur caractristique (taille, poids),

des forces de cohsion entre elles (cf. illustration 18 et 19). Par exemple, la mise en mouvement d'une particule d'argile ncessite une vitesse d'coulement suprieure en comparaison une particule sableuse alors que son poids est bien infrieur. (d'autres facteurs rentrent en ligne de compte comme le tassement, etc.),

de la force exerce par l'coulement (notion de force tractrice),

de leur agencement. Lorsque l'ventail granulomtrique est tendu, on peut observer des phnomnes de masquage par lesquels des particules grossires protgent des grains plus fins et retardent ainsi la mise en mouvement de ces derniers. Sur l'illustration N 20, du fait de la prsence dun particule grossire, des sdiments se sont accumuls en amont de cet obstacle avec une disposition en tuilage. En aval, des lments plus fins se sont dposs dans la zone dabri. Cest la stabilit de llment le plus grossier qui commande la stabilit de lensemble de cet amas de sdiments et donc son aptitude tre mobilis.

Ill. 20: disposition en tuilage H. Lamarre, 2001

Modes de transport des sdiments

Il est couramment admis que le transport de matriaux solides en rivire se fait sous deux formes :

par charriage sur le fond lorsque l'coulement ne peut les mettre en suspension. Ils se dplacent alors en contact quasi-permanent avec le fond par roulement ou par petits sauts ;

en suspension lorsque l'coulement est suffisamment puissant pour les transporter au sein de la colonne deau.


Ill. 21: Modes de transport des particules G.Degoutte

Ill. 19: Sdiments non cohsifs S. Rodrigues

Ill. 18: Sdiments cohsifs S.Rodrigues

Certains auteurs distinguent un 3me mode de transport, la saltation, qui est un mode intermdiaire entre le charriage et la suspension. Les particules sont transportes par grands bonds dans un espace de quelques dizaines de centimtres au-dessus du fond du lit. Ce mode de transport est gnralement assimil au charriage.

L'ventail granulomtrique du matriel alluvial transport est galement variable selon les fluctuations du dbit liquide. Ainsi, lors d'une crue, les grains de sables peuvent tre tout d'abord transports par charriage lors de la monte de crue, puis mis en suspension au pic de crue et enfin re-dposer en fin de crue.

Par contre, une fois mis en mouvement, les limons se dplacent vers laval sensiblement la mme vitesse que leau et ne se dposeront plus que sous des conditions hydrauliques quasi stagnantes.


LMENTS D'APPRCIATION DU TRANSPORT SUFFISANT

Le Code de l'Environnement fixe une obligation d'assurer un transport suffisant des sdiments au droit des ouvrages situs sur les cours d'eau, parties de cours d'eau et canaux classs en liste 2 au titre de l'article L.214-17.

Aucune dfinition juridique de la notion de transport suffisant nexiste ce jour. Nanmoins, la continuit sdimentaire constitue l'un des lments de qualit hydromorphologique fix par la DCE. Aussi, l'objectif vis par l'article L.214-17 est la non-dgradation et la restauration des habitats aquatiques afin de garantir la vie des biocnoses aquatiques infodes au substrat alluvial (poissons, invertbrs, vgtaux).

Le caractre suffisant du transport de sdiment fait ainsi rfrence implicitement un niveau d'ambition permettant de prserver et/ou restaurer le bon tat cologique des cours d'eau.

Deux questions oprationnelles se posent pour valuer si le transport des sdiments est suffisant au droit d'un ouvrage:

(a) l'ouvrage perturbe-t-il le transport naturel des sdiments ?

(b) cette perturbation altre-t-elle le fonctionnement de la biocnose ?

Quelle est la fraction granulomtrique concerne ?

Les obligations rglementaires vis--vis de la continuit sdimentaire visent principalement la fraction granulomtrique grossire charrie par les cours d'eau en raison de son rle cologique.

Pourtant l'accumulation de sdiments fins dans la retenue d'un ouvrage peut engendrer des impacts cologiques ngatifs importants l'amont de l'obstacle (envasement) et l'aval, en cas de relargage massifs de sdiments fins (colmatage possible de zones ayant un rle essentiel dans le cycle biologique des espces aquatiques : frayre, zone d'alimentation, etc.).

Mais amliorer la continuit sdimentaire des particules grossires au droit d'un seuil permet, en pratique, de limiter le risque d'envasement en amont de l'ouvrage.

Par ailleurs, il importe de noter que la gestion des sdiments fins ncessite souvent d'agir sur la production l'chelle du bassin versant (rduction de l'rosion des sols, etc).


Ill. 22: Diagramme d'valuation du transport suffisant des sdiments au droit d'un ouvrage

FICHE 3: TYPOLOGIE DES OUVRAGES TRANSVERSAUX ET IMPACTS SUR LE TRANSPORT DES SEDIMENTS GROSSIERS

TYPOLOGIE DES OUVRAGES

Les ouvrages transversaux sont classs en deux catgories en fonction de leur niveau dobstruction du fond de valle :

les barrages qui obstruent une grande partie du fond de valle, soit bien plus que le lit mineur;

les seuils qui barrent tout ou partie du lit mineur (dfinition SANDRE, 2008).

La limite de 5 m parfois utilise pour distinguer ces deux catgories na pas de sens gomorphologique. De mme, par abus de langage, certains ouvrages sont communment dnomms barrages au fil de leau , barrage clapets , barrages aiguilles , etc. alors qu'il s'agit de seuils.

Au sein des seuils, on peut galement distinguer deux familles d'ouvrages :

les seuils fixes sont des ouvrages en travers du cours deau, au-dessus desquels leau scoule. Ils correspondent souvent des seuils de prise deau de moulins ou dirrigation, ou des seuils de stabilisation (dun pont par exemple). La structure btonne de ces ouvrages est moins sensible aux dgradations provoques par le charriage des blocs que les vannes ou clapets des seuils mobiles.

les seuils mobiles sont en ralit forms dune partie fixe dont l'emprise transversale est plus ou moins large et dune ou plusieurs parties mobiles. Ces parties mobiles permettent, lorsquelles sont manuvres, dvacuer une partie des eaux en dessous du niveau du seuil. Lorsque leurs parties mobiles sont fermes, ils fonctionnent comme un seuil fixe avec un coulement par surverse. Ils sont souvent rencontrs au niveau des usines. Ils ont l'avantage de maintenir des biefs une cote non excessive par rapport aux berges, tout en offrant une forte capacit dvacuation lors des crues grce la gestion des parties mobiles.

La plupart des seuils sont en ralit constitus la fois de parties fixes et de parties mobiles. Ainsi, il conviendrait mieux de parler de seuils mixtes dominante fixe ou dominante mobile.


Ill. 23: A) Barrage de Grangent sur la Loire. Source non connue ; B) Seuil sur l'Indre S.Braud

Concernant les parties mobiles, diffrents types de dispositifs existent mais les principaux sont les vannes, les clapets et les aiguilles:

Les organes dites vannes levantes ou vannes guillotine constituent la forme traditionnelle des ouvrages mobiles. Bien que lautomatisation puisse faciliter leur manuvre, la plupart des ouvrages demandent une intervention manuelle, et les contraintes techniques, notamment en termes de possibilit de manuvre, limitent les dimensions que lon peut raisonnablement leur donner, ce qui implique des pertuis, en gnral peu larges. Elles ont l'avantage, d'un point de vue sdimentaire, de s'ouvrir par le fond ce qui permet de laisser transiter une partie de la charge de fond lorsqu'elles sont ouvertes.

Ill. 24: Seuil vannes J.R. Malavoi

Les clapets sont apparus au cours de la seconde moiti du XXme sicle et ont pour principal avantage de faciliter le passage des flottants. Leur manuvre au moyen d'un vrin et leur motorisation permet den faire des ouvrages beaucoup plus larges que la plupart des vannes, et la plupart sont automatiques ou semi-automatiques (louverture est ajuste ou dclenche en fonction du niveau amont). Leur principal inconvnient, du point de vue sdimentaire est de limiter le charriage des sdiments grossiers (par rapport aux vannes levantes), puisque l'coulement se fait uniquement par surverse. Afin de remdier cela, sur certains ouvrages, on retrouve les deux systmes (clapet et vanne levante).

Ill. 25: Seuil clapet J.R. Malavoi

Les aiguilles constituent un type douvrage mobile mis en uvre principalement sur les ouvrages de navigation au XIXme sicle. L'avantage de ce dispositif, du point de vue sdimentaire, est qu'il peut tre enlev lors des crues, ce qui peut rend l'ouvrage totalement transparent. De par le caractre assez pnible et dangereux de leur manuvre, ce type de dispositif tend toutefois tre progressivement remplac par des ouvrages motoriss.

Ill. 26: Barrage aiguille CETMEF


IMPACTS DES OUVRAGES SUR LE TRANSPORT DES SDIMENTS GROSSIERS

Afin de ne pas confondre les processus liquides et solides observables dans les retenues d'ouvrage, nous parlerons dans ce document:

de comblement de la retenue pour dsigner le remplissage par des sdiments,

et nous dirons que la retenue est totalement atterrie pour signifier qu'elle est pleine de sdiments.

Impacts l'amont de l'ouvrage

Un ouvrage transversal rduit la pente de la ligne de charge du cours d'eau (ou ligne d'nergie) son amont, et donc sa capacit transporter les sdiments grossiers. Cependant, partir d'un certain dbit de crue, les petits seuils peuvent retrouver une pente de ligne d'eau proche de la pente naturelle originelle.

En l'absence d'une gestion adapte des ouvertures de vannes ou lorsque l'ouvrage n'est pas quip de vannes fonctionnelles du point de vue du transport solide, et tant que la retenue n'est pas totalement atterrie, les lments les plus grossiers sont bloqus et s'accumulent dans la retenue, et la

frquence de franchissement de l'ouvrage par des sdiments de taille intermdiaire est rduite. Ce franchissement se rduit aux vnements hydrologiques lors desquels l'nergie du cours d'eau est suffisante pour maintenir ces sdiments de taille intermdiaire (ex : sables grossiers) en suspension.

P: la pelle est la diffrence entre la crte du seuil et le fond du lit en amont de l'ouvrage


Ill. 28: Schma du comblement d'une retenue de barrage G. Degoutte

Ill. 27: Profil en long de la ligne d'eau et du fond du lit du Cher, altr par la prsence du seuil de Bigny SOMIVAL, 2009

Ill. 29: Schma de l'volution des fonds aprs la construction d'un seuil G. Degoutte

Cet effet de pigeage perdure en gnral jusqu ce que la retenue soit totalement atterrie et que l'ouvrage devienne plus ou moins transparent au transport solide, cest--dire que les sdiments charris ne sont plus bloqus par le seuil.

Nanmoins, la pente l'amont de l'ouvrage reste plus faible que la pente initiale avant amnagement mme lorsque la retenue est totalement atterrie. La continuit sdimentaire ne peut tre que partiellement rtablie.

Pour les seuils situs sur des cours d'eau coulement fluvial, mme lorsque l'atterrissement de la retenue est termin, il reste une diffrence d'altitude entre le fond du lit en amont de l'ouvrage et la crte du seuil (la pelle*). Une erreur frquente consiste croire qu'une pelle signifie que l'ouvrage n'est pas encore atterri. A l'amont immdiat du seuil, la vitesse s'accrot du fait du resserrement des filets liquides. C'est pourquoi, lorsque l'atterrissement de la retenue est termin, les matriaux charris ne restent pas bloqus malgr la contre-pente et franchissent le seuil (G. Degoutte, 2012).

Impacts en aval de l'ouvrage

Les alluvions grossires, piges en amont de louvrage, vont manquer laval. Cela peut entraner une rosion progressive du lit mineur et, dans le cas des rivires graviers, un pavage du lit ou la disparition plus ou moins long terme des alluvions en aval de louvrage. La rduction de cette charge grossire rduit les fonctions des habitats aquatiques (lieu de vie, supports de ponte et abris...) pouvant rendre le milieu abiotique, terme (cf. page 6).

Mais cette situation n'est pas systmatique, mme l'aval de certains grands ouvrages, comme, par exemple, certains barrages crteurs de crues pertuis ouvert ou des barrages qui drivent une grande partie du dbit liquide.

Si l'ouvrage n'est pas quip d'un dispositif permettant de dissiper l'nergie de la chute d'eau , une fosse de dissipation se cre en aval de l'amnagement, rodant le fond du lit.

IMPACTS SUR LE TRANSPORT DES SDIMENTS FINS

A l'amont, la rduction de la pente de la ligne dnergie cre des conditions hydrauliques propices au dpt des sdiments fins (coulement quasi stagnant). La surface cumule des habitats altrs dpend du profil en long du cours d'eau, de la hauteur de l'ouvrage et du taux de fractionnement du tronon.

A l'aval de certains barrages, aprs des oprations de vidange, relarguant d'importants volumes de sdiments fins, certaines zones ayant un rle essentiel dans le cycle biologique des espces aquatiques (frayre, zone d'alimentation, etc.) ont t colmates. Ce phnomne s'explique par l'importance du volume de sdiments fins remis en mouvement et surtout par l'abaissement trop brutal du dbit la fin de ce type de manuvre.


FICHE 4 : VERS UNE MEILLEURE CONNAISSANCE DES DYSFONCTIONNEMENTS SDIMENTAIRES SUR LE BASSIN LOIRE-BRETAGNE

chelle de travail : bassin Loire-Bretagne, rgion, dpartementObjectif : tablissement d'une liste de bassins versants prioritaires pour engager des tudes

OBJECTIF

Le transport sdimentaire est, ce jour, mal connu sur le bassin Loire-Bretagne. En dehors de quelques tudes ponctuelles, cet aspect du fonctionnement des cours d'eau a t peu abord. De ce fait, lors de ce premier classement, l'enjeu de la continuit sdimentaire n'a t qualifi de fort que sur deux cours d'eau du bassin : la Loire et l'Allier (cf. tableau de la liste 2 du document technique1 daccompagnement de l'arrt du 10 juillet 2012).

Cette fiche propose une valuation du risque d'altration de la dynamique sdimentaire des lits fluviaux l'chelle du bassin Loire-Bretagne. L'objectif est d'tablir une liste des bassins versants prioritaires pour engager des tudes de la continuit sdimentaire et r-valuer l'enjeu sdimentaire, en vue du prochain classement.

MTHODE UTILISE

L'enjeu vis--vis de la continuit sdimentaire peut tre qualifi de fort lorsque le risque de dysfonctionnement sdimentaire est susceptible d'induire un dysfonctionnement cologique.

Pour cette tape, nous nous sommes appuys sur l'outil SYRAH-CE2, dvelopp par le ple Hydrocologie des cours d'eau Onema-Irstea, qui fournit, l'chelle du tronon :

une caractrisation du Fonctionnement hydromorphologique des cours deau et des Pressions anthropiques

une valuation de laltration probable de certains de leurs paramtres hydromorphologiques.

1 Document d'accompagnement de l'arrt du 10 juillet 2012 portant sur la liste 2 des cours deau, tronons de cours deau ou canaux classs au titre de larticle L. 214-17 du code de lenvironnement du bassin Loire-Bretagne : http://www.donnees.centre.developpement-durable.gouv.fr/SDAGE/classement_L214-17/Doc_techn_accompagnement_L214-17_LB.pdf

2 SYstme Relationnel d'Audit de l'Hydromorphologie des Cours d'Eau

Les concepteurs de l'outil SYRAH-CE jugeait dlicat la construction de relations directes et simples entre les pressions et les altrations hydromorphologiques. En consquence, une approche de type risque, reposant sur un raisonnement probabiliste, a t privilgie (L. Vallette, 2012). Nous ne dtaillerons pas ici la construction utilise pour tablir ces probabilits et nous renvoyons aux diffrentes notices produites par l'Irstea sur le sujet (le tableau N1 prsente, de faon synthtique, les donnes utilises pour valuer la probabilit d'altration de deux paramtres).

L'outil SYRAH-CE value, pour chaque tronon de cours d'eau et chaque paramtre ( Continuit latrale , Continuit biologique - migrateurs , Continuit sdimentaire , Structure et substrat du lit , etc.), la probabilit d'altration selon 5 niveaux (altration trs faible, faible, moyenne, forte et trs forte) et pour diffrents paramtres : exemple :

Classe daltration de la continuit sdimentaire

trsfaible

faible Moyenne

Forte Trs forte

Probabilit obtenue pour le tronon

tudi

1%

2%

12%

70%

15%

Dans cet exemple, on note que le paramtre du tronon tudi a une probabilit de 70% d'tre fortement altre. La valeur de 70% et la rpartition des probabilits (secondes probabilits maximales rparties de part et d'autre de la valeur maximale) traduisent une relative confiance dans le rsultat obtenu.

Nous avons extraits de l'outil SYRAH-CE le rsultat de ces valuations pour deux paramtres:

le paramtre Continuit sdimentaire qui value le risque de dficit ou d'excs du bilan sdimentaire.

le paramtre Structure et substrat du lit qui value le risque de rduction de lpaisseur du substrat, la modification de sa structure granulomtrique ou son colmatage par des fines.


http://www.donnees.centre.developpement-durable.gouv.fr/SDAGE/classement_L214-17/Doc_techn_accompagnement_L214-17_LB.pdfhttp://www.donnees.centre.developpement-durable.gouv.fr/SDAGE/classement_L214-17/Doc_techn_accompagnement_L214-17_LB.pdfhttp://www.donnees.centre.developpement-durable.gouv.fr/SDAGE/classement_L214-17/Doc_techn_accompagnement_L214-17_LB.pdf

Pour ces deux paramtres, nous avons slectionn les tronons obtenant un risque lev d'altration. Pour cela, nous avons retenu les tronons dont la somme des classes d'altration forte et trs forte tait suprieure 70%. (cf. illustration N30 et N31)

Limites de l'approche

L'approche propose est base sur l'valuation du risque de dysfonctionnement sdimentaire s'appuyant sur l'identification d'un certain nombre de pressions ou amnagements pouvant engendrer ce type d'altrations. Il s'agit donc d'une approche indirecte du problme, qui ne permet pas d'obtenir une liste exhaustive des cours d'eau tudier.

De plus, les probabilits de degr daltration restent des probabilits, cest dire quelles peuvent ne pas se traduire par un impact hydromorphologique observ : ainsi une probabilit daltration forte de 70% ne devrait se concrtiser par une altration forte observable que dans 7 cas sur 10 en moyenne (selon les experts) ; il reste donc, toujours en moyenne, 3 cas sur 10 o cette classe daltration (forte) ne devrait pas tre observe sur le terrain. (L.Valette, 2012)

De faon gnrale, les approches petite chelle ( l'chelle de la France ou d'un grand bassin versant), conduisent faire un certain nombre de simplifications et utiliser les donnes disponibles sur l'ensemble du territoire d'tude et donc, pas forcment, la donnes la plus pertinente localement. Et mme si elles sont disponibles sur tout le territoire d'tude, ces donnes sont souvent incompltes et parfois errones. Ainsi, l'absence de donne de pression sur un secteur du un dfaut de recensement peut s'interprter tord comme une absence de risque.

Il est donc invitable que, dans certains cas, lapprciation du degr daltration hydromorphologique diffre de lexpertise formule localement.


Tableau 1: Tableau synthtique rsumant les paramtres pris en compte pour valuer le risque d'altration des paramtres lmentaires continuit sdimentaire et structure et substrat du lit - Irstea

AVERTISSEMENT : Ces cartes ne sont pas des diagnostics de l'enjeu sdimentaire du bassin Loire-Bretagne mais un outil de prospection valuant la probabilit du risque de dysfonctionnement sdimentaire et proposant une liste de cours d'eau sur lesquels il serait pertinent de mener des tudes et de r-valuer l'enjeu sdimentaire en vu du prochain classement.


Ill. 31: Tronons de cours d'eau prsentant un risque lev d'altration du substrat et de la structure du lit (SYRAH-CE)

Ill. 30: Tronons de cours d'eau prsentant un risque lev d'altration de la continuit sdimentaire (SYRAH-CE)

FICHE 5 DIAGNOSTIC DES DYSFONCTIONNEMENTS SDIMENTAIRES LCHELLE DUN BASSIN VERSANT

chelle de travail : bassin versant.Objectif : identifier les secteurs altrs du point de vue de la continuit sdimentaire et tablir une liste d'ouvrages pouvant tre responsables de cette altration.

OBJECTIFS

Cette fiche prsente un raisonnement, plutt qu'une mthodologie dtaille. Des exemples de cartes produire seront insres dans cette fiche, suite au stage de Louis Manire (stage en cours).

Les deux objectifs viss lors de cette tape sont :

le diagnostic des problmes de continuit sdimentaire l'chelle d'un bassin versant,

l'tablissement d'une liste d'ouvrages transversaux pouvant avoir contribu ces altrations.

CADRE MTHODOLOGIQUE

Trois questions structurent le raisonnement, l'chelle du bassin versant :

Comment fonctionne le bassin versant du point de sa dynamique sdimentaire ?

Est-ce que la dynamique sdimentaire de certains tronons est altre (anomalies non explicables par des facteurs naturels)?

Quels sont les ouvrages transversaux sur lesquels il faut valuer l'impact sur la continuit sdimentaire en priorit ?

Ce questionnement peut se dcliner en 4 tapes :


caractrisation du contexte gomorphologique

localisation des pressions pouvant altrer la dynamique sdimentaire

identification d'anomalies ou de divergences de la dynamique sdimentaire du cours d'eau tudi par rapport aux modles thoriques

tablissement d'une liste d'ouvrages transversaux pouvant avoir contribu ces altrations

Pour rduire le temps consacr aux relevs de terrain, les photographies ariennes et certaines bases de donnes (BD Topo, etc.) peuvent tre judicieusement exploites pour reprer certaines informations ou pour prparer le terrain. Les protocoles dployer sont dcrits page 45.

1. Caractrisation du contexte gomorphologique

La premire tape consiste caractriser le contexte gomorphologique du bassin versant partir des donnes disponibles. L'enjeu est de disposer, la troisime tape, des lments qui permettront d'expliquer certaines divergences naturelles de la dynamique sdimentaire du bassin versant par rapport aux modles thoriques et ne pas les traduire comme des altrations.

1.1. Zonage du bassin versant

Cette premire sous-tape consistera faire ressortir l'htrognit du bassin versant tudi. un dcoupage en sous-bassins versants homognes du point de vue du fonctionnement sdimentaire sera ralis sur les bases de diffrents critres :

le relief

la gologie et surtout le caractre plus ou moins rodable des versants

l'occupation du sol et tout particulirement l'occupation du couvert vgtal des versants (limitation de l'rosion),

l'hydrologie,

etc.

1.2. Sectorisation du rseau hydrographique

Cette sous-tape consistera dcouper le rseau hydrographique en tronons gomorphologiques homognes*. On pourra s'appuyer sur la discrimination ralises dans le cadre du projet SYRAH-CE. Les tronons ont t dcoups en fonction de quatre caractristiques hydromorphologiques qui ont t choisies en raison de leur capacit expliquer les formes fluviales et donc pouvoir, plus aisment, dceler les altrations ultrieurement :

la largeur du fond de valle alluvial,

la pente et la gomtrie du fond de valle,

lhydrologie (via l'ordination de Strahler),

et la nature du substratum gologique, quand le fond de valle nest pas alluvial,


1.3 complments de terrain

Cette analyse de bureau sera complte par une visite de terrain afin de vrifier l'intensit de la production sdimentaire du bassin versant. Les investigations consisteront parcourir les zones pouvant potentiellement fournir des matriaux aux cours d'eau, c'est dire :

les cours d'eau de tte de bassin positionns au pieds de versants rodables : reprage d'boulements, d'apports trs grossiers dans le cours d'eau, etc.

La rive extrieure (extrados) de mandres marqus : reprage de berges sub-verticales, valuation de l'rodabilit de la berge (cf. protocole page 54), etc. En cas de doute cette valuation pourra s'appuyer sur l'tude diachronique de photographies ariennes sur un pas de temps suffisant (suprieur 10 ans)

1.4 Ralisation de cartes dcrivant le contexte gomorphologique

Les cartes produire doivent permettre :

d'identifier les zones de production sdimentaire,

de faire ressortir la variabilit sdimentaire naturelle entre les sous-bassin versant,

de faire ressortir la variabilit longitudinale d'un certain nombre de paramtres de contrle de la dynamique sdimentaire de chaque cours d'eau (pente de la valle, largeur du fond de valle, puissance, etc.)

2. localisation des pressions pouvant altrer la dynamique sdimentaire

2.1 Le recensement de terrain

Un diagnostic de la continuit sdimentaire doit s'appuyer sur un recensement aussi exhaustif que possible des ouvrages transversaux. Ce recensement viendra complter, le cas chant, le rfrentiel national dj existant (ROE3).

Les donnes acqurir sont, par ordre de priorit:

la hauteur de chute, et si possible la cote NGF de la crte du seuil,

la prsence/absence de parties mobiles, la longueur du remous liquide en basses

eaux, le ratio de la largeur du pertuis par rapport

la largeur plein bord moyenne du cours d'eau,

les modalits de gestion (curages rguliers, ouverture, etc.),

l'valuation du niveau d'ennoiement en crue, en particulier pour les ouvrages situs sur des cours d'eau sablo-graveleux coulement fluvial. (cf. protocole d'ennoiement page 61)

Les autres pressions localiser sont :

les protection de berge bloquant l'rosion latrale

les tronons de cours d'eau prsentant des signes vidents de recalibrage (surlargeur) ou reprofilage du cours d'eau

les linaires de berge effondre du fait du pitinement par le btail ce qui peut, dans le cas de berges argilo-limoneuse, apporter artificiellement des sdiments fins au cours d'eau et contribuer, dans une certaine mesure, son colmatage.

Pour ces donnes de pressions, s'il nest pas envisageable de prospecter lintgralit des cours deau du bassin versant, on ralisera le recensement sur l'ensemble du cours d'eau principal et sur un chantillon de tronons reprsentatifs et bien rpartis sur le rseau hydrographique du bassin versant. Les pressions et altrations recueillies sur les affluents seront ensuite extrapoles rgionalement en fonction du contexte naturel et anthropique (zone urbaine ou zone agricole intensive par exemple). Cette approche est similaire celle retenue pour le protocole AURAH-CE (AUdit RApide de

3Le Rfrentiel des obstacles a l'coulement


Ill. 32: Exemple de sectorisation l'chelle d'un petit bassin versant (Brierley et Fryirs, 2000)

lHydromorphologie des Cours dEau).

2.2 Les archives

Ce recensement de terrain sera complt par l'exploitation de donnes d'archives qui pourront permettre d'identifier des interventions ayant modifies la dynamique sdimentaire (reprofilage, extractions en lit mineur, etc.).

2.3 Carte d'volution de l'occupation des sols

Les changements d'occupation des sols peuvent engendrer des modifications importantes du fonctionnement sdimentaire des bassins versants.

Par exemple, limpermabilisation des sols, du fait de l'urbanisation, accrot la vitesse et le volume du ruissellement, et peut entraner une rosion accrue des versants naturels, des berges et du lit du cours deau. De mme, la modification des conditions de ruissellement en zone agricole (fosss, drainages, rejets, etc.) dtourns vers des parcelles o avant il n'y avait pas de concentration des coulements en surface peut enclencher une production sdimentaire inhabituelle et la formation de ravines.

Ainsi, on ralisera une carte d'volution de l'occupation du sol sur les 30 dernires annes en faisant ressortir :

les zones impermabilises les modifications du parcellaire agricole, les zones de suppression ou de

colonisation des boisements.

3. identification de divergences de la dynamique sdimentaire du (ou des) cours d'eau tudi(s) par rapport aux modles thoriques

Cette tape consiste dcrire le (ou les) cours d'eau tudi(s) d'amont en aval et identifier les divergences de certain paramtres descriptifs par rapport aux modles thoriques.

3.1 Relevs des caractristiques des tronons

Dans l'idal, il conviendrait de parcourir l'ensemble du rseau hydrographique du bassin versant. A minima, on appliquera le protocole sur tous les cours d'eau classs en liste 2 et sur leurs affluents situs sur des sous-bassins productifs (cf. 1re tape).

On parcourra donc l'ensemble du cours d'eau en observant la variabilit des facis d'coulement. A chaque changement de facis (par exemple lors du passage d'une zone lotique la zone lentique de la retenue d'un ouvrage transversal) et lors de changement de tronons gomorphologiques homognes, on choisira deux stations reprsentatives des secteurs amont et aval de ces limites et on dcrira :

le type morphologique du sous-tronon (exemple de classification : lits fond rocheux, lits blocs, lits fond plat, alternance de squences seuil-mouille, dunes)

la densit et les caractristiques gomtriques des formes d'accumulation

la granulomtrie dominante du lit et des formes d'accumulation (cf. protocole page 47), l'ventail granulomtrique visible en surface et l'paisseur d'alluvions.

la granulomtrie dominante du lit des affluents, La station sera choisie, en amont immdiat de la confluence avec le cours d'eau principal.

La largeur moyenne du lit plein bord et la hauteur des berges

l'intensit du colmatage (Mthode d'Archambaud page 51)

En parallle, des indicateurs d'altrations peuvent tre relevs sur le terrain (signes d'incision du lit, affleurement du substratum, etc.).


Ill. 33: ravine sur le bassin de la Gartempe S. Braud

3.2 volution du profil en long

L'IGN met disposition un certain nombre de profils en long du fil d'eau de cours d'eau, relevs au dbut du XXme sicle. http://geodesie.ign.fr/fiches/index.php?module=e&action=e_profils

Ces mesures de hauteur d'eau sont approximativement dates (3me ligne en partant du bas). Selon la date de mise en service de la station hydromtrique la plus proche (http://www.hydro.eaufrance.fr), on peut parfois associer un dbit ou un type d'vnement hydrologique (crue, tiage, module, etc.) chaque cote de ligne d'eau. La comparaison de cette donne avec une hauteur d'eau rcente releve pour un dbit quivalent peut, sur des zones non influences, fournir un certain nombre d'informations et par exemple l'identification d'un phnomne d'incision. Les cotes donnes sur ces profils sont gnralement des cotes NGF-Lallemand Orthomtriques et non NGF-IGN69 Normales. Les surcharges en rouge correspondent la conversion des cotes des repres utiliss ce qui permet de convertir les altitudes de l'eau dans le systme normal. Sinon, l'IGN propose galement des grilles de corrections entre les altitudes du Systme NGF-Lallemand et les altitudes du Systme NGF-IGN69 http://geodesie.ign.fr/index.php?page=grilles )

3.3 reprage des divergences

On s'attachera reporter toutes les donnes collectes sur un profil en long ou sur une carte. On positionnera galement sur ce document les affluents et les diffrents lments du contexte gomorphologique :

les limites de tronons homognes

les variations des pentes de la valle ou de la puissance fluviale,

les zones de production sdimentaire et leur degr de connectivit au cours d'eau

la granulomtrie dominante des affluents

etc.

L'exercice consistera relever toutes les discontinuits et divergences de la dynamique sdimentaire du cours d'eau par rapport aux modles thoriques (dcroissance thorique de la granulomtrie, disparition d'une frange de l'ventail granulomtrique par rapport la station amont, etc.) et essayer de les expliquer par les lments du contexte gomorphologique. Il restera donc une liste d'anomalies non explicables par une cause naturelle.


Ill. 34: Exemples d'observations sur le Haut-Arnon (18) pouvant tre releves lors d'une prospection de terrain l'chelle d'un basin versant: (a) type de facis et granularit dominante, (b) forme d'accumulation sableuse due la rupture du profil en long contrle par un affleurement rocheux l'aval, (c) ravines apportant des sdiments au cours d'eau, (d) forme d'accumulation de gravier l'amont d'un arbre en travers du lit. A. Alber

Ill. 35: Ancien profil en long de la Gartempe IGN

http://geodesie.ign.fr/index.php?page=grilleshttp://www.hydro.eaufrance.fr/http://geodesie.ign.fr/fiches/index.php?module=e&action=e_profilshttp://geodesie.ign.fr/fiches/index.php?module=e&action=e_profils

4. tablissement d'une liste d'ouvrages transversaux pouvant avoir contribu ces altrations

Cette dernire tape consistera croiser les anomalies prcdemment identifies avec la position des pressions et en particulier des ouvrages transversaux.

Les ouvrages situs en amont immdiat d'une anomalie seront suspects de contribuer ces dysfonctionnements. Il conviendra donc de mener des investigations pousses sur ces ouvrages afin de vrifier leur impact sur la continuit sdimentaire.

Les ordres de priorit seront pondrs en fonction:

du potentiel de production sdimentaire amont : L'ouvrage sera en priorit forte s'il est proche des zones de production (zone amont d'un sous-bassin versant actif, aval immdiat d'une confluence avec un affluent fort transport solide, etc)

de l'intensit du dysfonctionnement identifi en aval de l'ouvrage (incision, disparition des sdiments grossiers, etc.)

des caractristiques intrinsques de l'ouvrage (barrages/seuil, hauteur, prsence ou non de partie mobile, type de vannes, etc., ennoiement en crue)


FICHE 6- DIAGNOSTIC DTAILL L'CHELLE D'UN SEUIL OU D'UNE SRIE DE SEUILS

chelle de travail : ouvrage ou srie d'ouvrages (tronon de cours d'eau).Objectif : valuer l'impact de l'ouvrage sur la continuit sdimentaire

OBJECTIF

La fiche prcdente a pour objectif d'apporter des lments de diagnostic afin d'valuer l'enjeu sdimentaire l'chelle d'un petit bassin versant et d'identifier une srie d'ouvrages prsentant des risques forts d'altration de la continuit sdimentaire.

A cette tape, les ouvrages retenus sont donc :

soit des ouvrages identifis comme pouvant intercepter une fraction non ngligeable des

sdiments grossiers du cours d'eau (cours d'eau situs dans des contextes de bassin versant producteurs de sdiments grossiers et prsentant des signes de dysfonctionnement sdimentaire pouvant impacter la biocnose)

soit des ouvrages qui, du fait de leur retenu, cre des linaires d'habitats colmats* relativement importants.

Sur la base du diagnostic l'chelle du petit bassin versant, la prsente fiche propose, dans une suite


logique, un raisonnement permettant d'valuer le niveau d'altration de la continuit sdimentaire gnr par un seuil ou par une srie de seuils situs sur un mme tronon hydromorphologique homogne. Sauf cas trs particuliers, les barrages ont pratiquement toujours un impact fort sur les sdiments grossiers, nous nous limiterons donc proposer une dmarche pour valuer l'impact des seuils.

A ce stade, il est important de conserver l'esprit les lments de contexte, mis en exergue lors du diagnostic l'chelle du petit bassin versant ( caractristiques du sous-bassin versant tudi, occupation du sol ). Selon la problmatique qui aura t identifie l'tape prcdente, deux approches sont alors possibles:

valuer l'impact d'un seuil sur le transport des sdiments grossiers

valuer l'impact d'un seuil sur le colmatage ou l'ensablement

Seul la premire approche sera dcrite dans cette fiche.

DMARCHE PROPOSE AFIN D'VALUER L'IMPACT D'UN SEUIL SUR LE TRANSPORT DES SDIMENTS GROSSIERS

Afin de juger du niveau d'altration de la continuit sdimentaire gnr par l'ouvrage, nous proposons de rpondre successivement aux deux questions suivantes :

Est-ce que les caractristiques sdimentaires des habitats aquatiques sont altres en aval de l'ouvrage ?

Est-ce que l'ouvrage est une des causes de cette altration ?

Remarque : comme nous l'avons vu prcdemment, les causes potentielles du dysfonctionnement sdimentaire des cours d'eau sont multiples (extractions en lit mineur, reprofilage, etc.).


Ill. 36: Raisonnement simplifi permettant d'valuer l'impact d'un seuil sur le transport des sdiments grossiers

Faute de typologie oprationnelle qui permettrait d'valuer l'cart de l'tat de chaque tronon de cours d'eau une rfrence naturelle comparable, aussi bien d'un point de vue sdimentaire que du point de vue de la rponse biologique, nous proposerons des protocoles bass sur le principe de la comparaison relative de stations situes sur un mme tronon gomorphologique homogne mais rparties de part et d'autre de la retenue du seuil. Ces deux zones seront intitules dans la suite du document :

zone dite de rfrence naturelle , situe en amont des remous solide et liquide de l'ouvrage (non influence par l'ouvrage), et dans une zone peu anthropise (pas ou peu de protection de berge, pas en aval immdiat d'un autre ouvrage)

zone dite potentiellement impacte , situe en aval de l'ouvrage.

L'approche propose cette chelle de travail repose sur l'hypothse que, dans un contexte non anthropis, la granularit des sdiments mobiles constituant les mmes units hydromorphologiques, devrait tre relativement similaires sur l'ensemble d'un tronon gomorphologique homogne*.

Dans un premier temps, il est donc ncessaire d'identifier la limite entre deux zones :

la zone coulement libre, en amont de la zone d'influence de l'ouvrage. Si la morphologie est peu artificialise, on devrait identifier des facis dcoulement moins lentiques et plus varis qu'en amont immdiat de l'ouvrage,

la zone o la ligne d'eau est influence en amont de l'ouvrage , c'est dire la zone sur laquelle, en basses eaux, on observe des facis dcoulement de type lentique ( plan d'eau ) souvent appele remous liquide

On procde ensuite l'valuation de la largeur moyenne plein bord de la zone dite de rfrence naturelle . Cette mesure permettra de dimensionner la zone des relevs. Ces largeurs plein bord sont releves rapidement laide dun tlmtre entre les deux bords de berge et perpendiculairement lcoulement (illustration ci-dessous). La largeur moyenne plein bord peut galement tre value pralablement en analysant les orthophotographies disponibles sur les cours d'eau les plus larges.

NB : Ces mesures doivent tre ralises de prfrence au droit des points d'inflexion du trac en plan, et en vitant les sections dissymtriques complexes, notamment les zones de surlargeur dans les sinuosits actives.


Ill. 39: Mesure de la largeur plein bord

Ill. 37: identification des stations de mesures

Ill. 38: Localisation des zones naturelle et influence

1RE QUESTION : EST-CE QUE LES CARACTRISTIQUES SDIMENTAIRES DES HABITATS AQUATIQUES SONT ALTRES EN AVAL DU SEUIL ?

Nous aurions souhait valuer directement l'impact sur le bon fonctionnement des biocnoses. Cependant, comme nous l'avons dj prcis, aucun indicateur biologique de l'tat cologique ne permet, ce jour, d'valuer le risque de dysfonctionnement cologique engendr par le dysfonctionnement sdimentaire d'un cours d'eau. C'est pourquoi, nous proposons de limiter cette approche une valuation de la diversit voire de l'attractivit des d'habitats disponibles pour la faune aquatique (cf. protocoles IAM ou protocoles de diversit des habitats en annexe, page 50).

Le principe gnral sera le mme que pour l'approche l'chelle du petit bassin versant mais la taille de la zone d'investigation permettra de parcourir l'intgralit du tronon, de densifier le nombre de stations reprsentatives et de mettre en uvre des protocoles plus prcis qu' l'tape prcdente.

Il convient en premier lieu de dfinir les variables retenir pour caractriser lhabitat. La mthode originelle des microhabitats considrent uniquement trois variables, que sont la hauteur deau, la vitesse du courant et le substrat. D'autres mthodes plus pousses ajoutent la vgtation, les sous-berges, lombrage, la temprature, etc. aux trois variables de base. Mme si ces variables complmentaires ne sont pas indispensables pour atteindre l'objectif vis dans ce document, ces lments peuvent permettre de rpondre d'autres besoins de connaissance. Bien sr le niveau de prcision souhait sera mettre en adquation avec les moyens et le temps disponibles.

Dans un second temps, l'analyse proprement dite consistera comparer les informations rcoltes sur le sous-tronon dit de rfrence naturelle , situ en amont des remous solide et liquide de l'ouvrage aux informations rcoltes sur le sous-tronon situ en aval de l'ouvrage et dit potentiellement impact . La comparaison de la structuration des habitats minraux du tronon aval par rapport au tronon amont permettra de rpondre la question initiale.

Protocole allg

tant donn l'objectif vis et si les moyens disponibles ne permettent pas la mise en uvre complte des protocoles cits prcdemment, il est

possible d'envisager une approche reposant uniquement sur trois paramtres descriptifs de l'habitat : le substrat et la hauteur d'eau et l'paisseur d'alluvions. On pourra galement rduire les tailles des stations une distance minimale de 14 fois la largeur plein bord (soit lgrement plus que la largeur maximale thorique de 2 successions de radiers/mouilles)

On reprsentera donc l'ensemble des placettes homognes du point de vue du substrat sur la zone de rfrence naturelle et sur la zone potentiellement impacte. On couplera cette information avec des protocoles de type Wolman sur l'ensemble des radiers de la zone d'tude. Au niveau de ces radiers, un certain nombre de caractristiques gomtriques (largeur, pente de la ligne d'eau et hauteurs des berges) du lit seront releves afin de vrifier que les stations sont comparables entre elles. En effet, mme si le tronon tudi est considr comme globalement homogne, il existe des contraintes lies la gomtrie locale du cours d'eau qui modifient les contraintes hydrauliques et conditionnent la rpartition des sdiments.

L'analyse consistera comparer les donnes collectes sur les deux zones tudies. Des conclusions sont attendues en particulier concernant:

la densit surfacique de placettes dominantes grossires de part et d'autre de la retenue

la diversit des placettes en terme de substrats dominants et hauteur d'eau

la prsence de secteurs prsentant une trs faible paisseur d'alluvions

la proportion d'affleurement du substratum ou de pavage en aval de l'ouvrage

la comparaison des diamtres caractristiques permettant de dcrire la distribution granulomtrique des sdiments constituant les radiers: d10, d50, d84 et d90.

l'absence en aval de l'ouvrage de certaines franges de l'ventail granulomtrique prsentes sur la zone de rfrence naturelle

L'interprtation des anomalies sera mettre en relation avec le contexte. Par exemple, dans le cas de cours d'eau de tte de bassin o le lit peut tre


constitu naturellement de trs gros lments non mobiles (blocs...), l'valuation du D50 pourra ne pas tre pertinente. Il sera galement important d'identifier un ventuel phnomne de pavage en aval de l'ouvrage avant d'interprter les rsultats. Enfin, l'analyse de ces anomalies tiendra compte de l'incertitude sur la mesure, qui sera value en fonction de la variabilit de l'information obtenue sur le sous-tronon amont.

Enfin, en cas d'incertitude sur un ventuel phnomne de pavage ou de doute sur la mobilit de certains lments, il pourrait tre intressant de coupler cette approche avec un systme de marquage des lments les plus grossiers afin de s'assurer qu'ils sont bien mobiles en crue.

2NDE QUESTION : EST-CE QUE LE SEUIL A CONTRIBU CETTE ALTRATION ?

On ne peut pas rpondre cette question en proposant une seule approche. En effet la dmarche suivre dpendra du contexte, des donnes disponibles, etc. Nous nous limiterons donc proposer une dmarche pour les cas les plus frquents et fournir quelques pistes pour les cas particuliers.

la retenue du seuil a t-elle t cure ?

Cette premire tape consiste rcolter toutes les informations concernant la gestion de l'ouvrage. En effet, ces prcisions, si elles sont disponibles et fiables, peuvent permettre de poser quelques hypothses quant l'impact de l'ouvrage:

si les caractristiques sdimentaires des habitats aquatiques sont altres en aval du seuil et si la retenue a fait l'objet de plusieurs curages, ces lments conduisent supposer qu'il y a un lien entre l'impact de l'ouvrage sur la continuit sdimentaire et l'altration des habitats.

si les caractristiques sdimentaires des habitats aquatiques ne sont pas altres en aval du seuil, si la retenue a fait l'objet de plusieurs curages et si les sdiments extraits ont systmatiquement t rinject dans le lit en aval de l'ouvrage, ces lments conduisent supposer que l'ouvrage un impact sur la continuit sdimentaire mais que la gestion ralise rduit l'impact sur les habitats.

Est-ce que des sdiments grossiers sont pigs dans la retenue du seuil ?

La mthode propose s'appuie sur la thorie qui veut qu'une rupture significative de la pente du profil en long du fond du lit d'un cours d'eau, en amont de l'ouvrage transversal, traduise un comblement partiel de la retenue, c'est dire un pigeage pass des sdiments (Malavoi et al., 2011).

Les mesures consistent relever l'altitude de points du profil en travers du lit mineur sur la zone en amont de la zone d'influence de l'ouvrage et dans le remous liquide de l'ouvrage (prcision acceptable : 5 cm). Les relevs sont raliss, minima, sur une distance de 14 fois la largeur plein bord sur la zone naturelle (soit lgrement plus que la largeur maximale thorique de 2 successions de radiers/mouilles) et sur l'ensemble de la zone influence, avec un espacement d'environ 1 fois la largeur plein bord. Cette donne permettra de tracer le profil en long du fond moyen du cours d'eau. Pour un diagnostic allg, on se limitera relever le profil en long des points bas du lit (thalweg).

Les cotes releves seront alors positionnes sur un graphique. Des courbes de tendance linaire seront traces sur les deux zones, puis les 2 droites seront compares visuellement.

Pour l'analyse, on fera abstraction de deux zones particulires:

la zone de transition entre la zone naturelle et la zone influence car dans le cas de cours d'eau forte pente le passage d'un coulement torrentiel fluvial pourrait gnrer une fosse au droit du changement de rgime.

l'amont immdiat du seuil qui peut prsenter une discontinuit de pente

On pourra ainsi diffrencier 3 stades de comblement:

Cas1 : le cas particulier o il ny a pratiquement plus de retenue liquide, mme l'tiage, on retrouve les facis dcoulements naturels juste en amont de l'ouvrage. Le nouveau fond du lit se retrouve perch, sensiblement la hauteur de la crte du seuil. Cette situation se rencontre dans des contextes de rivires torrentielles.


Cas 2 : On observe bien une retenue liquide mais la pente du profil en long du fond du lit du cours d'eau, prsente une rupture significative, en amont de l'ouvrage.

Cas 3 : la retenue liquide est galement bien marque, mais la pente du fond du lit ne prsente pas de rupture significative, en amont de l'ouvrage.

Remarque : plus la pente naturelle du lit est faible, plus cette dmarcation est difficile identifier.

Le dernier paramtre qui sera pris en compte sera l'anciennet de l'ouvrage. En effet, plus louvrage est ancien, plus on peut tre confiant dans l'interprtation du comblement actuel de la retenue ( condition de connatre les modes de gestion de la retenue : curage ). En effet une retenue peut alterner des priodes de comblement et de vidange naturelle lors d'vnements hydrauliques. Ainsi, il est prfrable d'attendre plusieurs crues morphognes avant d'interprter le comblement de la retenue. Pour un seuil, on peut estimer que le comblement observ sur plus de 50 ans fournit, sauf exception, une tendance fiable de l'volution de la retenue. Remarque : la grande majorit des seuils du bassin Loire-Bretagne ayant plus de 50 ans, l'tude du comblement de leurs retenues devrait fournir des informations pertinentes.


Ill. 40: Diffrents stades de comblement de la retenue d'un seuil

stades de comblement de la retenue

du seuil

Altration des caractristiques sdimentaires

des habitats en aval de l'ouvrage

Ancien-net de

l'ouvragevaluation de l'impact du seuil

Cas 1

seuil en rivire torrentielle

Altration non significative

Constat d'un pigeage pass des sdiments mais pas d'altration des habitats. Cette situation peut traduire une actuelle quasi-transparence de louvrage du point de vue du transport sdimentaire.

Altration avre

Constat d'un pigeage pass des sdiments (L'ouvrage a contribu l'altration des habitats) et pourtant une actuelle quasi-transparence de louvrage du point de vue du transport sdimentaire.Cette situation peut correspondre trois cas de figure:- soit l'altration due au pigeage pass des sdiments est trs marque, et l'actuel rtablissement de la continuit sdimentaire n'est pas suffisant pour rtablir la situation. Dans ce cas, le volume de sdiments pigs dans la retenue peut reprsenter une opportunit pour restaurer les habitats.- soit l'atterrissement de la retenue est relativement rcent, la continuit sdimentaire est donc rtablie au droit de l'ouvrage mais les processus de restauration des habitats sont en cours et ncessitent encore du temps.- soit la cause principale de l'altration des habitats est chercher ailleurs. Dans ce cas, le volume de sdiments pigs dans la retenue peut galement reprsenter une opportunit pour restaurer les habitats.

Cas 2


ancien

Cette rupture significative dans la retenue traduit un comblement partiel de la retenue et donc un pigeage pass des sdiments (Malavoi et al., 2011). Cette situation peut correspondre deux cas de figure:- soit l'impact de l'ouvrage sur la continuit sdimentaire est mineur (ouvrage relativement petit et volume stock relativement faible relativement au transport annuel du cours d'eau)- soit l'ouvrage est quasi-transparent. En effet, cette diffrence de configuration avec le cas prcdent ne signifie pas forcment que l'ouvrage n'est pas transparent aujourd'hui. Pour les seuils situs sur des cours d'eau en coulement fluvial, mme lorsque l'atterrissement de la retenue est termin, il reste une pelle. Une erreur frquente consiste croire qu'une pelle signifie que le seuil n'est pas encore atterri.- soit il y a une reprise dun stock alluvial fossile par rosion latrale ou par rosion du fond qui compense le dficit en aval de l'ouvrage.

rcent

Constat d'un pigeage pass des sdiments. Dans ce cas de figure, il est dlicat de conclure sur l'intensit de l'impact du seuil. En effet la dgradation des habitats est peut-tre en cours et ne sera peut-tre dtectable qu' moyen ou long terme. Il convient alors de complter le diagnostic par une valuation de l'impact actuel de l'ouvrage.

Altration avre Constat d'un pigeage pass des sdiments. L'ouvrage bloque probablement encore une partie de la charge de fond (dans la retenue liquide ou en amont du remous solide)

Cas 3


ancien

Pas d'identification d'un pigeage pass des sdiments, en amont du seuil. L'ouvrage semble quasi-transparent du point de vue du transport solide. partir des lments de contexte de l'tude mene l'chelle du bassin versant (puissance spcifique du tronon, intensit du transport solide) et des informations obtenues sur la gestion de l'ouvrage (curages, ouvertures des vannes en crue ...), on peut classer l'ouvrage dans deux catgories:- soit l'ouvrages n'est pas pigeant, cest parfois le cas sur les cours deau trs puissants ou sur les ouvrages disposant de dispositifs de dgravement fonctionnels ;- soit l'ouvrage est potentiellement pigeant, mais il nexiste pas ou peu dapport solide.

rcent

Dans ce cas de figure, il est dlicat de conclure quant l'intensit de l'impact. En effet la dgradation des habitats est peut-tre en cours et ne sera peut-tre dtectable qu' moyen ou long terme. Il convient alors de complter le diagnostic par une valuation de l'impact actuel de l'ouvrage.

Altration avre

Pas d'identification d'un pigeage pass des sdiments mais il y a un impact. partir des lments de contexte de l'tude mene l'chelle du bassin versant (puissance spcifique du tronon, intensit du transport solide) et des informations obtenues sur la gestion de l'ouvrage (curages rguliers, ouvertures des vannes en crue ...), on peut classer l'ouvrage dans deux catgories:- soit la retenue a fait l'objet de curages et les sdiments n'ont pas t rinjects en aval de l'ouvrage. L'impact actuel de l'ouvrage et de sa gestion est donc fort.- soit la cause principale de l'altration des habitats est chercher ailleurs.

Tableau 2 : Tableau d'analyse de l'impact d'un seuil sur la continuit sdimentaire.


Ce tableau d'analyse n'est qu'un schma de principe et ne traite pa

Synthèses des connaissances et proposition d'une méthode d ...

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