Дисертації з теми "Géomorphologie fluviale – Charente (France ; cours d'eau)"

Ce travail propose d’étudier le fleuve Charente, un cours d’eau à faible énergie, entre Angoulême et Saintes afin d’améliorer les connaissances sur le fonctionnement des cours d’eau à faible énergie et notamment de l’anastomose. Les objectifs principaux sont de retracer la trajectoire d’évolution du fleuve Charente à l’échelle multiséculaire et de déterminer le rôle des forçages anthropiques, des héritages géomorphologiques et de la variabilité hydro-climatique dans sa trajectoire ; et d’expliquer l’origine et le maintien de l’anastomose sur la section amont (Angoulême-Cognac). La méthode repose sur une approche géohistorique, géomorphométrique et géomorphologique. Les résultats démontrent 1) une métamorphose fluviale d’un style en tresses pré-holocène vers un style anastomosé sur la section amont ; 2) une simplification de l’anastomose susceptible de commencer dès le Néolithique final et l’Âge du Bronze ; 3) une influence fluvio-marine sur la section aval pendant l’Atlantique ancien et le milieu du Subboréal et 4) un hiatus documentaire sur les périodes de changement climatique rapide. Les résultats géohistoriques révèlent une stabilité globale des formes fluviales sur la période récente et probablement sur le long terme. Cette conclusion peut être nuancée. Les résultats montrent 1) une simplification de la structure fluviale sur la période récente (principalement fin XVIIIe-fin XIXe siècles) dépendante de la trajectoire d’anthropisation du cours d’eau et de la variabilité hydro-climatique et 2) une complexification de la mosaïque fluviale à l’échelle locale au XXe siècle attribuée à l’abandon des pratiques d’entretien du cours d’eau et aux variations du régime de crues
This work proposes to study the Charente river, a low-energy river, between Angoulême and Saintes for enhance knowledge on the functioning of low-energy rivers and in particular the anastomosis. The main aims are to analyze the evolutionary trajectory of the Charente river on a multisecular timescale and identify the anthropogenic controls, geomorphological heritages and hydro-climatic variability in its trajectory ; and explain the genesis and the conservation of the anastomosis on the upstream section (Angoulême-Cognac). The method is based on a geohistorical, geomorphometrical and geomorphological approach. Results show a fluvial metamorphosis from a braiding pattern pre-Holocene to anastomosing pattern on the upstream section; a simplification of anastomosing pattern potentially begin to the Final Neolithic and the Bronze Age; a fluvio-marine influence on the downstream section during the Atlantic and the mid-Subboreal; and 4) a documentary hiatus on the rapid climate change periods. Geohistoric results expose a global stability of fluvial forms over the recent period and probably on the long-term. This conclusion needs to be nuanced. Results highlight 1) a simplification of the pattern fluvial between the recent period (mainly late 18th / late 20th centuries) dependent on the anthropisation trajectory of river and the hydro-climatic variability and 2) a complexification of the fluvial mosaic at local level during the 20th century attributed to cessation of river maintenance practices and variations of flood regime

Le phénomène d'incision des cours d'eau est bien connu dans les Alpes du nord et sur certains cours d'eau des Alpes du sud mais qu'en est-il des affluents drômois et ardéchois du Rhône ? Nous pouvons nous demander si ces cours d'eau, dont les caractéristiques hydroclimatiques et les usages sont plus proches des systèmes méditerranéens sont marqué par cette tendance. Effectuer une analyse synthétique de la situation, tel est le premier objet de notre travail (partie 1). Après avoir caractérisé les contrastes entre les piémonts des Préalpes drômoise et du massif central ardéchois (chap. L), nous établissons un diagnostic à propos de l'état physique des cours d'eau retenus (chap. 2) : le Doux, l'Eyrieux, l'Escoutay, l'Ardèche, la Galaure, l'Herbasse, la Véore, la Drôme, le Roubion, le Jabron, le Lez, l'Aygues. Outre les spécificités de leur bassin, l'évolution de leur profil en long et les contraintes subit par leurs plaines alluviales sont étudiées. Typique et représentatif de notre terrain d'étude, nous avons consacré une grande partie du travail à la Drôme. Du constat de l'incision et de ses impacts (partie 2), à la recherche des causes (partie 3), nous avons cherché à comprendre les changements enregistrés. Par volonté de rendre opérationnel ce travail de recherche et après avoir déterminé quels sont les facteurs de l'évolution de la Drôme, nous abordons le problème de la gestion des sédiments. Elle se pose vis-à-vis des potentialités de recharge du cours d'eau et de sa capacité à véhiculer la charge de fond. La quatrième partie de notre travail permet d'apporter des éléments de réponses. Elle s'intéresse aux potentialités de recharge à l'échelle du bassin versant (chap. 1) et permet de dresser un premier bilan sédimentaire qui s'affine dans le second chapitre consacré à la recharge sédimentaire à l'échelle de la plaine alluviale de la Drôme. Ce bilan est ensuite complété par une analyse de la mobilité des matériaux à l'échelle du tronçon afin d'apprécier les conditions de réversibilité du processus d'incision. A chaque étape du bilan, des règles de gestion sont présentées. En dernier lieu, nous posons le problème de la transposabilité de cette recherche aux autres cours d'eau et bassins versants étudiés dans le cadre de notre première partie.

Cette recherche, basée sur l'utilisation d'outils nouveaux dans le Rhône inférieur, a permis de mieux cerner les flux sédimentaires actuels, leur évolution et impact depuis plus de 150 ans. Dans la première partie, nous avons montré la dépendance du système deltai͏̈que aux apports liquides et solides du bassin versant. Nous avons ainsi pu déterminer les influences allochtones qui modifient l'hydrologie, la sédimentologie et la morphologie du Rhône aval. L'étude du système deltai͏̈que a permis d'établir les contraintes locales qui modifient, atténuent ou amplifient les effets des forçages externes. Nous avons notamment retenu les contraintes lithologiques, morphologiques (chenal et berges) et les équipements locaux qui ont des conséquences sur les modifications morphologiques et sur les transits sédimentaires. Dans la deuxième partie, nous avons exposé les résultats des mesures expérimentales effectuées sur les flux liquides et solides. Ces résultats, pour la plupart inédits dans le delta du Rhône, mettent en évidence l'organisation des flux liquides et sédimentaires dans les trois dimensions de l'espace. L'ensemble des données acquises permet la réévaluation des flux sédimentaires du Rhône : nous proposons un tonnage annuel moyen de MES compris entre 9 et 10 millions de tonnes. Enfin, dans la dernière partie, cette étude a permis de reconstituer l’évolution morphodynamique du Rhône inférieur depuis près de 150 ans. Après avoir montré que l'évolution morphologique du Rhône aval était précoce, nous avons mis en évidence l'impact des contraintes locales et externes sur les réponses morphodynamiques du bas Rhône. Nous avons pu montrer que les contraintes locales intervenaient à différentes échelles spatio-temporelles dans l'évolution du chenal. Il a également été démontré que le système deltai͏̈que à charge de fond sableuse développait des temps de réaction-relaxation plus courts que ceux des tronçons et organismes amont à charge de fond caillouteuse.

Nous avons cherché à élaborer un classement hydro-géomorphologique fonctionnel " naturel " des rivières d'Alsace et à faire apparaître des orientations méthodologiques transposables dans d'autres milieux. Notre approche repose sur la constitution d'un jeu de données de 187 sites et de 31 variables. Ces données ont été intégrées dans le SIG ArcView et ont fait l'objet de plusieurs analyses statistiques multivariées : Analyse des Correspondances Multiples, Analyse en Composantes Principales, Classification Ascendante Hiérarchique. Les principaux résultats se résument ainsi :m des itérations successives entre les analyses statistiques et le raisonnement géomorphologique ont conduit à une typologie hydro-géomorphologique fonctionnelle des rivières alsaciennes. Cette typologie comprend 17 classes, intégrées dans une partition de la zone d'étude en 4 ensembles naturels régionaux : les Vosges cristallines, les Vosges gréseuses, les collines marno-calcaires et loessiques et la plaine alluviale rhénane ;m pour certains cours d'eau, le poids des héritages géomorphologiques et de la néotectonique est apparu considérable vis-à-vis du fonctionnement actuel des cours d'eau ;m une hiérarchie synthétique des variables a été mise en évidence : type d'ensemble naturel drainé, énergie, morphologie du fond de vallée, dynamique latérale des lits, sinuosité et rapport largeur/profondeur. Ceci a permis de proposer un modèle conceptuel hiérarchique de la dynamique des systèmes fluviaux ;m la typologie d'ordre statistique, relative aux sites, a été étendue au réseau hydrographique étudié à l'aide de sectorisations de rivières. Ces diverses sectorisations ont permis de constituer une base de données " linéaire " dans le SIG ArcView ;m la recherche effectuée apporte également de nouvelles connaissances sur la dynamique des hydrosystèmes fluviaux d'Alsace. En perspective, il semble pertinent de confronter la typologie hydro-géomorphologique avec des données écologiques et d'approfondir les travaux sur les défluents et les paléo-défluents ello-rhénans. Enfin, il apparaît opportun de transposer notre approche dans d'autres régions naturelles de France, voire d'Europe occidentale. Cette transposition devrait pouvoir être moins lourde que notre recherche, d'ordre essentiellement méthodologique
We sought to categorise the natural hydro-geomorphological features of the rivers in the study area, the Alsatian watershed of the Rhine rift valley. We also sought to develop methodological principles that could be applied in other geographical settings. Our approach is based on a representative selection of water courses in the study area. Within this selection, 187 study sites were chosen. For each site 31 quantitative and qualitative variables were computed. This data base was integrated into the GIS ArcView and a number of different multivariate analyses were carried. The main results can been summarised as follows: m we developed a functional hydro-geomorphological typology of Alsatian rivers using successive iterations between statistical analysis and geomorphological interpretation. This typology comprises 17 categories;m these results demonstrate that inherited geomorphological features - such as paleo-dynamic, glacial and fluvio-glacial deposits - and neotectonics have a considerable influence on channel dynamics;m for simplification purposes we highlighted a synthetic hierarchy of the variables: type of regional unit drained, energy, valley bottom morphology, lateral dynamic of channels, sinuosity and width/depth ratio. This hierarchy enabled us to put forward a hierarchical conceptual model of the fluvial systems studied;m the statistically-based typology of the sites was then extrapolated to all the studied rivers in dividing them into sectors. The segmentation enabled us to build up a new linear-type data base in the GIS ArcView;m the research is relevant to the understanding and knowledge of the dynamics of the Alsatian hydrosystems. Looking forward it would seem appropriate to link hydro-geomorphological typology to ecological data such as macroinvertebrates and fish. It would also be useful to study in more detail the Rhine and Ill anastomoses and paleo-anastomoses. It would also be relevant to apply our methodology in other natural regions of occidental Europe. For reasons of time and cost, such a study can be more simple than ours which is more methodologically oriented

Après avoir présenté le secteur étudié, les travaux antérieurs et la méthodologie (première partie), l'auteur expose les résultats de sa recherche en 3 parties : étude des facies alluviaux (2e partie), étude morphologique de la vallée et synthèse des observations (3e partie), étude de l'évolution paléogéographique et dynamique actuelle du bassin-versant (4e partie). Les 250 placages alluviaux cartographies entre Pagny sur Meuse et Mouzon sont surtout constitués de dépôts siliceux d'origine vosgienne apportés par la Moselle avant la capture de celle-ci par la Meurthe. Les dépôts se rattachent soit à des nappes alluviales en place, soit -le plus souvent- à des formations fluviatiles remaniées (colluvions). Les premiers recouvrent 10 niveaux de terrasses échelonnés entre 0 et 200 m d'altitude relative, les seconds correspondent aux 3 niveaux inférieurs. Divers critères (altitude relative, pétrographie, sédimentologie, morphologie. . . 9 ont permis de reconstituer 10 nappes alluviales originelles déposées au cours de 10 phases d'alluvionnement distinctes alternant avec des phases de creusement. Les unités alluviales, corrélées avec les formations fluviatiles de la vallée de la haute Moselle ont permis en outre de reconstituer la configuration des paleovallées successives, de retracer le dégagement des différentes cuestas ainsi que l'évolution du bassin-versant de la Meuse lorraine. Les captures multiples, effectues aux dépens de ce dernier seraient surtout d'origine technique
After having presented the section of the valley as well as the former works and the methodology (first section), the author explains the conclusions of his research within 3 sections : study of the valley and conclusion (third section), study of the paleogeographic evolution and present evolution of the basin (fourth section). The alluvial sediments located between pagny s meuse and mouzon above all, are characterized by silicious deposits carried down from the vosges by the moselle river before its capture by the meurthe river. The sediments are either alluvial nappes-or more often- colluvial formations. The former recover 10 terraces from 0 to 200 m above the thalweg, the latter correspond to the lower terraces. Several measures (height, petrology, sedimentology, morphology,. . ) Have permitted the rebuilding pf 10 old fluvial nappes laid down during 10 different periods of alluviation which have been separated by periods of erosion. The alluvial units can be related to the fluvial formations of the high moselle valley. Besides, they allow us, first, to reconstitute the configuration of the successive paleovalley, secondly, to individualize the different cuestas so as the evolution of the lorraine meuse drainage basin. The numerous captures made at the expense of the latter would be mainly caused by a tectonic process

Au cœur du Bassin de Paris, la vallée de la Marne est restée un secteur peu étudié d'un point de vue géomorphologique, en dépit de quelques études ponctuelles et souvent anciennes, alors même que les autres vallées environnantes faisaient l'objet de nombreux travaux. L'objectif de ce travail consiste à tenter de remédier à ces lacunes en apportant un certain nombre d'informations nouvelles, offrant ainsi une meilleure compréhension de l'évolution géomorphologique de la vallée de la Marne depuis le début de son encaissement dans les plateaux calcaires de l'Est de la France. Ce travail en prend en considération différentes échelles temporelles. Ainsi, cette thèse se déroule selon trois pas de temps : 1) Dans la première partie, les étapes de l'incision de la vallée de la Marne au cours du Quaternaire sont décrites. Ce travail se base sur l'étude des indices géomorphologiques et sédimentologiques laissés par la Marne et les cours d'eau affluents lors de leur encaissement. Ces indices font aussi l'objet de datations absolues qui permettent de calculer des vitesses d'incision qui sont comparées à celles des autres cours d'eau du Bassin parisien. Sept niveaux d'incision on été définis. Ils s'ordonnent en trois phases. La phase la plus ancienne correspond à deux vastes gouttières emboîtées dans la surface sommitale. La seconde phase coïncide avec une période incision forte où trois niveaux de terrasses sont étagés. La troisième phase correspond au remblaiement du fond de la vallée dans lequel s'emboîtent deux niveaux d'incision. Ces informations permettent d'apporter un éclairage nouveau sur les anciennes hypothèses, selon laquelle la Marne supérieure appartenait jadis au bassin de la Meuse en passant par les vallées de l'Ornain-Saulx, de l'Aisne et de la Bar. Ces hypothèses se révèlent infondées. 2) Dans la seconde partie, les évènements plus récents (Weichsélien / Tardiglaciaire / Holocène) sont examinés. Ils ont façonné le fond de la vallée de la Marne. Les processus et la chronologie du remplissage alluvial du fond de la vallée sont abordés. Ensuite l'évolution du fond de vallée à l'échelle séculaire et annuelle est étudiée. L'accent est mis sur l'impact des aménagements humains et des variations climatiques pour expliquer la dynamique fluviale de la Marne. Enfin, une évaluation de la dégradation spécifique dans le bassin-versant de la Marne à la sortie des plateaux calcaires permet de replacer ce bassin dans le contexte géomorphologique général de l'Est de la France. 3) Dans la troisième partie, l'utilisation de méthodes hydrologiques ont révélé à la fois des transferts d'eau à l'intérieur d'un bassin versant et vers les bassins versants contigus. Il apparait des secteurs d'infiltration généralisée, de perte, de rendement moyen et de rendement fort. Cela démontrent une divergence ou une concentration des écoulements en fonction du compartimentage morpho-structural des aquifères calcaires et les différentiels d'incision des vallées. On obtient un maillage hydrogéologique des interfluves entre des secteurs déficitaires et des secteurs excédentaires en eau qui témoignent de transferts d'eaux. Ce processus constitue les " captures actives " souvent corroborées par des traçages hydrogéologiques. Ces " captures actives ", révélées par ces méthodes en période chaude ou interglaciaire, préparent de futures captures hydrographiques de surface, communément reconnues en début de phase froide
In the heart of Paris basin, the Marne valley remained an area not well known from a geomorphologic point of view despite a few specific and often old studies, while the other surrounding valleys were the subject of many works. The objective of this work consists in trying to overwhelm this gap by bringing a certain number of new information, thus offering a better comprehension of the geomorphologic evolution of the Marne valley since the beginning of its cashing in the limestone plateau of the East of France. This work takes into account various temporal scales. Thus, this thesis proceeds according to three steps of time : 1) In the first part, the stages of the incision of the Marne valley during the Quaternary are described. This work is based on the study of the geomorphological and sedimentological indices, left by the Marne and its tributary rivers at the time of their cashing. These indices are also the subject of absolute datings, which allow to determine speeds of incision, which are then compared to the other rivers of the Paris basin. Seven levels of incision were defined, ordonating in three steps. The oldest step corresponds to two vast gutters, encased in summit surface. The second step coincides with one strong incision period where three levels of terraces are staged. The third step corresponds to the filling of the bottom of the valley in which two levels of incision are encased. This information allow to bring a new insight on the old assumptions, which thought that the upper Marne belonged formerly to the Meuse basin, while passing by the valleys of Ornain-Saulx, Aisne and Bar. These hypothesis appeared to be unfounded. 2) In the second part, the more recent events (Weichsélien/Tardiglaciaire/Holocene) are examined. They worked out the bottom of the Marne valley. The processes and the chronology of the alluvial filling of the bottom of the valley are explained. Then, the evolution of the bottom of the valley on a secular and annual scale is studied. The impact of human installations and the climatic variations are highlighted in order to explain the river dynamics of the Marne. Finally, an evaluation of the specific degradation in the Marne basin at the exit of the limestone plateau allow to replace this basin in the general geomorphologic context of the East of France. 3) In the third part, the use of hydrological methods revealed at the same time transfers of water inside a catchment area and towards the basins contiguous slopes. Some sectors of generalized infiltration, loss, average output and strong output appeared, meaning a divergence or a concentration of the flows according to the morpho-structural partitioning of the aquifers limestones and the differentials of incision of the valleys. A grid hydrogeologic of the interfluves between overdrawn and surplus sectors in water is obtained, which prove the water transfers. This process constitutes the " active stream piracy " often corroborated by hydrogeologic trackings. These "active captures", revealed by these methods in hot or interglacial period, prepare future hydrographic captures of surface, commonly recognized at the beginning of cold phase

Les cours d'eau sont les derniers écosystèmes « naturels » des régions très anthropisées et, sont dans le même temps des milieux particulièrement appréciés pour le cadre naturel qu'ils offrent. Si en France, ils sont surtout connus à travers leurs fleuves qui ont déjà été largement étudiés, les hydrosystèmes fluviaux de taille moyenne qui représentent pourtant une part importante du réseau hydrographique sont bien moins connus. Par ailleurs, la loi sur l'eau de 1992 et la loi sur l'eau et les milieux aquatiques de 2006 prônent une réflexion globale à l'échelle du bassin-versant de façon à réaliser une gestion équilibrée des cours d'eau, entre les usages et la protection du milieu naturel. En parallèle, l'essor du concept de paysage, de plus en plus pris en considération dans les aménagements se traduit dans la loi Paysage de 1993 et dans la Convention Européenne du Paysage de 2000. Mais, malgré ce contexte, le paysage n'est encore que peu intégré dans la gestion des cours d'eau. Le fondement de notre recherche est donc d'associer la composante paysagère à la gestion intégrée des cours d'eau de taille moyenne. La question clé est de savoir comment apprécier objectivement et rigoureusement les paysages naturels liés à l'eau pour mieux assurer leur préservation et leur réhabilitation, c'est - à dire leur gestion. Pour tenter d'y répondre, nous proposons une méthode d'analyse qui associe une approche quantitative et rationnelle à une approche qualitative et visuelle du paysage. L'ambition est de réaliser un diagnostic du paysage pour proposer une stratégie de gestion paysagère des cours d'eau en intégrant les usages et les opinions des acteurs du paysage
Rivers are the last "naturals” ecosystems in anthropic countries and are in the same time, very appreciated for their natural caracteristics. In France, the water laws of 1992 and 2006 state a global river management, between uses and protection of natural environment. In the same time, landscape is increasingly considered in management and traduced in a specific law in 1993 and in the European Landcsape Convention in 2000. Landcape studies are requested increasingly by managers and planners although they appears infrequently in global studies of rivers. In this research, we propose a methodological approach to landscape diagnosis of fluvial hydrosystems. It is based on a quantified analysis capable of being approved by all the actors concerned and of being reproduced. The aim is to realise a landscape diagnosis to propose solutions of landscape management inclusing uses and actors opinions

En France, les récentes évolutions réglementaires (DCE, 2000 ; LEMA, 2006) obligent à assurer une certaine continuité sédimentaire au droit des barrages. L’exigence se pose singulièrement dans le massif du Morvan, où une dizaine de barrages se sont installés depuis le milieu du XIXe siècle. Les questionnements y sont complexes : plusieurs des cours d’eau sur lesquels les ouvrages ont été édifiés ont été assez peu étudiés (lit plat de moyenne énergie à substrat grossier mixte). En outre, les systèmes fluviaux étudiés – l’Yonne supérieure, la Cure et le Chalaux – sont marqués par une anthropisation ancienne, caractérisée notamment par des usages multiples antérieurs aux barrages (moulins, flottage du bois). L’énergie de ces rivières, en partie régie par les barrages, est un facteur important mais insuffisant pour comprendre le charriage actuel. Celui-ci s’avère particulièrement influencé par certains paramètres morphologiques (substrat très grossier, structures sédimentaires, pente). Or les conditions morphologiques actuelles paraissent largement résulter de plusieurs décennies de modification des apports liquides et solides par les barrages. Leurs effets sur les processus fluviaux doivent donc être appréhendés à plusieurs échelles temporelles. Les travaux indiquent qu’ils dépendent également des influences héritées des anciens usages hydrauliques. La trajectoire hydromorphologique passée de la rivière semble aussi jouer sur les impacts morpho-sédimentaires qui ont pu être observés à la suite d’un démantèlement de barrage. Plutôt qu’une table rase ou un retour en arrière, les barrages ou leur démantèlement représentent ainsi davantage une nouvelle évolution de la trajectoire fluviale, faite de ruptures, de continuités et de mutations
In France, recent regulatory developments (WFD, 2000; LEMA, 2006) require sediment continuity across the dams to be ensured. This requirement is particularly acute in the Morvan massif, where a dozen dams have been installed since the middle of the 19th century. The questions are complex: several of the rivers on which the structures have been built have only been poorly studied (medium energy plane bed with mixed coarse substrate). In addition, the fluvial systems - the Upper Yonne, the Cure and the Chalaux - are marked by a long anthropogenic influence, characterized in particular by multiple uses prior to the dams (mills, log driving). Those rivers’ energy, partly governed by the dams, is an important factor but insufficient to understand current bedload transport. The latter is indeed significantly influenced by certain morphological parameters (very coarse substrate, sedimentary structures, slope). However, current morphological conditions appear to be largely the result of several decades of disturbance in liquid and solid inputs by dams. Their effects on river processes must therefore be understood on several time scales. The study indicates that they also depend on the influences inherited from previous hydraulic uses. The past hydromorphic trajectory of the river also seems to influence the morpho-sedimentary impacts that were observed following a dam removal. Rather than a clean slate or a step backwards, dams or their removal thus represent a new evolution of the river trajectory, made up of ruptures, continuities and mutations

La Loire est un des principaux hydrosystèmes fluviaux français. Les îles font partie intégrante du paysage fluvial et tout particulièrement des corridors anastomosés de la Loire moyenne, d'où l'appellation de la Loire des îles. La thèse s'intéresse au fonctionnement méconnu de ce système fluvial. Les îles de la Loire sont à la fois des traceurs morphologiques du réajustement fluvial et des témoins des usages et pratiques par les sociétés du fleuve. L'approche morphologique se consacre ainsi à l'évolution du fleuve depuis le 19ème siècle à travers différentes échelles d'analyse spatiale et temporelle. Sous un Système d'Information Géographique (SIG), il a été possible de suivre l'évolution du lit fluvial depuis 1850 et d'analyser en détail les mécanismes et les rythmes de formation des îles. Les îles ne sont pas des formes entièrement stabilisées et peuvent être considérées comme des formes fluviales de réajustement aux perturbations environnementales (facteur déclenchant : arrêt de la navigation ; facteurs aggravants : absence de grande crue, incision du lit, déclin de l'agriculture, extractions de granulat). Le paysage de la Loire des îles est encore en transition et annonce la tendance à une chenalisation unique dominée par la forêt alluviale. Cette approche à échelle moyenne est complétée par une approche plus fine focalisée sur l'évolution saisonnière et inter-annuelle des îles et des bras secondaires. Des Modèles Numériques de Terrain (MNT) et des profils en travers comparatifs intégrés au SIG permettent alors de quantifier précisément les processus d'érosion et de sédimentation en fonction de l'année hydrologique. Les îles sont les sites privilégiés du piégeage sédimentaire et accentuent le déficit sédimentaire enregistré depuis le milieu du 20ème siècle. Les bras secondaires présentent de grands contrastes entre eux et permettent encore le transit sédimentaire. Cependant, la végétalisation de certains bras s'accélère et compromet leur pérennité. Les budgets sédimentaires des unités fluviales ont donc été établis à différents pas de temps. Cette thèse apporte au final des éléments indispensables à une gestion du fleuve
The Loire is one of the main fluvial systems in France. The islands are an integral part of the landscape, particularly the anastomosing fluvial pattern of the Middle Loire, hence the name "Loire islands". This thesis focuses on the functioning of this unknown river. The islands of the Loire river result from morphological fluvial readjustment as well as customs and practices used by inhabitants of the area. The morphological approach concentrates on the evolution of the river since the 19th century, through different spatial and temporal scales. Under a Geographic Information System (GIS), it was possible to monitor the riverbed since 1850 and to analyze in detail mechanisms and rhythms of the river formation. The islands are not stabilized, therefore they can be regarded as forms of river adjustment caused by environmental perturbations (initiating factors: the discontinuation of navigation; aggravating factors: absence of large flood, incision of the riverbed, decline in agriculture, extraction of sediment). The landscape of the Loire Islands is still in transition and is indicating the trend towards the river channelization, dominated by alluvial forests. The fine scale analysis is based on studies on seasonal and inter-annual evolution of islands, as well as secondary channels. Digital Elevation Models (DEM), longitudinal profiles and topographic cross-sections integrated GIS help to quantify precisely erosion and sedimentation, according to the hydrological year. The islands are sites of sediment trapping and they emphasize the sediment deficit recorded since the middle of the 20th century. The situation of secondary channels is contrasted, but the excessive growth of vegetation in some channels triggers their perennial functioning. The results of the thesis brings tools to the Loire river management

La morphologie rocheuse et alluviale d’un tronçon de la rivière Drome a fait l’objet de ce travail. La première partie de thèse analyse les changements fluviaux et le développement de la zonation géomorphologique actuelle du tronçon, au cours d’une période de 58 années. La deuxième partie examine l’organisation longitudinale actuelle des communautés benthiques. Il est prévu que le tronçon soit soumis à une recharge sédimentaire afin de restaurer l’enfoncement du chenal. La troisième partie de thèse évalue les impacts morphologiques de cette intervention et la réponse du benthos. Le développement de la zonation morphologique met en évidence que l’incision n’est pas une tendance linéaire mais un processus complexe et discontinu, dans le temps et dans l’espace. A la suite d’une crue morphogène en 1978, le tronçon est en perpétuelle phase d’ajustement et semble se caractériser ainsi par une dynamique autorégulatrice. La mise en évidence d’une zonation morphologique assez dynamique nous a conduit à interpréter l’organisation de benthos en fonction des processus longitudinaux, transversaux et verticaux, en particulier les perturbations du lit associées au régime sédimentaire, tous opérant selon des dynamiques spécifiques à l’échelle de chacune des zones. La morphologie hétérogène du tronçon accueille un benthos relativement plus intéressant que celui des chenaux antérieurs. On considère qu’une recharge sédimentaire qui n’est pas excédentaire ou qui est inférieure aux capacités de transport des zones, ainsi que la conservation de la connexion entre le chenal et ses marges actives, maintiendra la zonation morphologique et dès lors l’organisation des communautés benthiques actuelles. On en conclut ainsi que la restauration de la charge de fond au tronçon serait une stratégie morphologiquement et écologiquement judicieuse
A mixed bedrock-alluvial reach of the River Drôme, France forms the central focus of this thesis. The first part examines long-term changes in channel morphology, and the development of present-day geomorphic zonation. The second part examines the present-day organisation of in-stream macroinvertebrate communities and associations with channel morphology. The study reach is located 200 m downstream from the Béoux sub-catchment, a site chosen for the experimental remobilisation of sediment to rehabilitate degradation along the reach and in downstream parts of the Drôme. The third part evaluates the likely morphological and ecological impacts of this management strategy. Analyses reveal that degradation is a discontinuous process both in time and in space. A large flood in 1978 is seen as the catalyst of zonation. By locking the reach into a particular geometry it imposed substantial spatial discontinuity in the capacity and the propensity of the channel to adjust. Spatial differences in macroinvertebrate community structure reflect spatial differences in channel behaviour. Zone-scale variation in longitudinal, lateral and vertical connectivity, and in particular bed disturbances associated with zone-scale regimes of sediment transfer and storage, control the organization of in-stream fauna. It is considered that the present-day mixed bedrock-alluvial morphology supports a more diverse fauna than historical, alluvial channels. If fluxes of bedload reintroduced to the Drôme are not inferior or excessive to the present-day regimes responsible for maintaining zonation, then this self-regulating dynamic could be maintained. This would also maintain the present-day patterns of macroinvertebrate community structure and so it is concluded that if the reach is secured with a moderate and frequent supply of bedload then the remobilization of sediment is a desirable management strategy

La crue de décembe 2003, sur le Rhône en aval de Beaucaire (11 500 m3 s1) a eu une ligne d'eau plus élevée de 30 à 60 cm que la crue de référence du mois de Mai 1856 (11 640 m3 s1). Cette élévation a provoqué des inondations par surverse sur la berge gauche du Rhône entre Beaucaire et Arles et l'apparition de brèches en rive droite du Petit Rhône, entraînant des dégâts matériels considérables. Elle peut être interprétée en termes de perte de débitance, due à l'évolution géomorphologique du chenal depuis la fin du XIXe siècle. Pour valider cette hypothèse, cete thèse est construite en trois parties. Dans la première, sont analysés les facteurs de la morphogenèse, à l'échelle du bassin-versant et locales (évolution des apports solides, aménagements. . . ), sur la base d'une synthèse des données d'archive et des travaux déjà publiés. Dans la deuxième partie une analyse 2D de l'évolution de l'occupation du sol, puis 3D de la topographie de la plaine et du chenal depuis 150 ans localise et permet de quantifier les zones d'érosion et de stockage sédimentaire. Ces résultats sont discutés et mis en relation avec les forçages généraux et les contraintes locales. L'analyse des brèches du Petit Rhône pose les bases d'une méthode de détermination des zones les plus sensibles à la rupture. Enfin la troisième partie est axée sur l'évolution des flux solides en transit depuis 150 ans : modélisation et calcul de la charge de fond potentielle mise en mouvement en 1876 et en 2006, estimation des flux de MES en transit et de l'impact des aménagements sur leur piégeage ou leur remobilisation à partir de la calibration des données aDcp (dont la validation est présentée).

Cette thèse porte sur l’analyse morphodynamique et sédimentaire des méandres du Cher (affluent de rive gauche de la Loire moyenne). L’intérêt pour cette question est né d’un double constat. Le premier était celui d’un manque patent de connaissances sur le fonctionnement géomorphologique des affluents de la Loire en général et du Cher en particulier. Le second se rapportait à la coexistence en apparence contradictoire d’une faible mobilité en plan depuis le début du XIXe siècle et d’une érosion latérale active au cours des trois dernières décennies, au minimum. L’objectif était à la fois de combler une partie de ce déficit de connaissances, afin notamment d’améliorer les pratiques de gestion de la rivière, et de caractériser le plus finement possible le comportement a priori atypique de ces systèmes à méandres, afin d’en comprendre la dynamique. Cette étude aura permis de mettre en évidence que depuis 1950, mais aussi probablement depuis 1830, la faible mobilité du tracé de la rivière relève essentiellement des contraintes exercées par les aménagements présents dans le lit mineur. En outre, ces méandres disposent encore aujourd’hui d’une très forte capacité intrinsèque à balayer leur plaine alluviale. La fréquence de mobilisation de la charge de fond est également élevée. Enfin, la morphogénèse est principalement commandée par les évènements hydrologiques de faible magnitude. Ces résultats sont de première importance pour les gestionnaires puisqu’ils indiquent que les dysfonctionnements qui affectent actuellement cet hydrosystème ne sont pas totalement irréversibles
This thesis is dedicated to the morphodynamics and sedimentary analysis of the Cher River meanders (left bank tributary of the Middle Loire River). Two main points explain the present study. First, there is a general lack of knowledge concerning the geomorphological functioning of the Loire River tributaries, especially on the Cher River. Second, there is an apparent contradiction between the low mobility of the fluvial land forms since the early 19th century and active lateral erosion observed over the past three decades at least. In comparison with the Loire and its tributaries, the specificity of the Cher River lies in a meandering pattern that is both old and spatially extended. This research also directly concerns the current management issues of the Cher and the Loire River. These issues relate mainly to the maintenance or restoration of alluvial landscapes and to the refill of the bed with coarse sediments. The main objective of the thesis was both to fill a part of this knowledge gap and to characterize as fully as possible the atypical behavior of this meandering system in order to understand its dynamics. The various investigations conducted have focused on the middle valley of the Cher River, upstream of the channelized section, and more specifically on three distinct reaches. They were designed to validate two explanatory hypotheses that are not mutually exclusive of each other; the two hypotheses were initially set out to explain the stability of the meander planforms. The first hypothesis postulated that the migration of meanders was inhibited by the presence of bank protections. The second is related to a decrease in the frequency and / or intensity of hydrological morphogenic events since the 19th century. Our analysis is based on two complementary approaches. Firstly, we undertook the reconstruction of the evolutionary trajectory of these meanders at a historical timescale (period 1830-2005) and we investigated the causes of the observed changes. Secondly, we examined more specifically the relationships between morphogenesis and bedload transport at time scalesspanning from the hydrological event to a few decades (last 25-70 years). This study demonstrates that since 1950, but probably also since 1830, the low meander mobility, essentially results from engineering works in the bed. Further, the meanders still have a very high intrinsic ability to erode the alluvial plain. The frequency of bedload mobilization is also high. Finally, morphogenesis in the system is mainly controlled by low magnitude hydrological events. These results are of primary importance for river managers because they highlight the reversibility of the current hydrosystem degradation

Dans les écosystèmes, tels que les rivières, les marais salés, les mangroves, les dunes côtières, qui sont exposés à des flux hydrogéomorphologiques fréquents et réguliers (c’est-à-dire à des perturbations physiques), des rétroactions se mettent en place entre la géomorphologie (eau, sédiments et formes fluviales) et les plantes (par exemple Populus nigra L., Salix alba L., Salix purpurea L. dans les rivières). L’établissement de la végétation est contrôlé par des processus hydrogéomorphologiques qui, en retour, sont modulés par la végétation. De telles rétroactions contrôlent la dynamique des écosystèmes riverains. Dans cette thèse, nous avons abordé deux questions principales afin de mieux comprendre les rétroactions entre la végétation riveraine et les processus hydrogéomorphologiques : (i) comment la végétation riveraine répond-elle aux contraintes hydrogéomorphologiques ? (ii) comment et dans quelle mesure les plantes ingénieures, une fois établies, affectent-elles la géomorphologie fluviale ? Nous avons étudié ces questions sur la rivière Allier (France) à travers une approche emboîtée multi-échelles allant de l’échelle du patron paysager au trait de plante. Nous avons testé l’applicabilité de la méthode de photogrammétrie pour quantifier la réponse et l’effet de la végétation riveraine et des rétroactions biogéomorphologiques à différentes échelles spatio-temporelles (corridor, banc alluvial et individu). À l’échelle du corridor, nous avons recherché la signature topographique de la végétation riveraine dans le paysage, en utilisant des données photogrammétriques et LiDAR. À l’échelle intermédiaire du banc alluvial, nous avons étudié l’aptitude des trois espèces pionnières dominantes riveraines de Salicaceae (P. nigra, S. purpurea, S. alba) à s’établir et à agir comme ingénieurs d’écosystème en piégeant les sédiments fins. À l’échelle la plus fine du trait de plante, nous avons quantifié la relation existante entre les attributs de trait de réponse des jeunes plantes de P. nigra et leur exposition à trois niveaux différents de stress mécanique (tête de banc fortement exposée, queue de banc moins exposée, chute alluviale). Nous avons identifié les difficultés et les erreurs à ne pas commettre pour appliquer correctement la photogrammétrie dans les études des rétroactions biogéomorphologiques. En tout état de cause, la photogrammétrie s’est avérée être un outil performant pour quantifier un ensemble de paramètres pertinents pour répondre à des questions de recherche fondamentale aux trois échelles spatiales considérées. À l’échelle la plus large, la signature topographique de la végétation est particulièrement difficile à identifier en raison de la dynamique complexe des formes fluviales de la rivière Allier. Cependant, en concentrant les observations sur des zones de taille réduite et fortement connectées (bancs alluviaux bordant le chenal), la signature de la végétation a pu être identifiée par cette méthode. Elle semble augmenter avec la croissance de la hauteur végétale (progression temporelle de la succession biogéomorphologique), ce qui est en accord avec le modèle de succession biogéomorphologique fluviale (SBF). À l’échelle intermédiaire du banc alluvial, les rétroactions biogéomorphologiques pouvaient être bien identifiées. La capacité des plantes riveraines à s’établir et à agir comme ingénieurs d’écosystème dépend à la fois des espèces et de leur physionomie, de leur âge et de leur position respective sur les bancs alluviaux. À l’échelle la plus fine de l’individu, nous avons capturé la réponse morphologique et biomécanique contrastée de P. nigra à l’exposition aux différents niveaux de contrainte mécanique d’un point de vue de trait. Dans tous les niveaux hiérarchiques, des rétroactions biogéomorphologiques liées aux échelles ont été détectées et synthétisées dans un modèle conceptuel. [...]
N ecosystems, such as rivers, salt marshes, mangroves, coastal dunes which are exposed to frequent and regular hydrogeomorphic fluxes (i.e. physical disturbances), feedbacks between geomorphology (water, sediment and landforms) and plants (e.g. Populus nigra L., Salix alba L., Salix purpurea L. in rivers) can occur. Vegetation esta¬blishment is controlled by hydrogeomorphic processes which in turn are modulated by vegetation. Such feedbacks control riparian ecosystem dynamics. In this thesis, we addressed two main questions in an effort to better understand feedbacks between riparian vegetation and hydrogeomorphic processes: (i) How does riparian vegetation respond to hydrogeomorphic constraints? (ii) How, and to what extent, do established engineer plants affect fluvial geomorphology? We studied these questions through a nested multi-scale approach from landscape pattern to plant trait scales on the dynamic wandering Allier River (France). We tested the applicability of the method of photogrammetry to quantify the response and the effect of riparian vegetation and biogeomorphic feedbacks at different spatio-temporal scales (i.e. corridor, alluvial bar and individual). At the corridor scale, we searched for the topographic signature of riparian vegetation in the landscape, using photogrammetric and LiDAR data. At the intermediate alluvial bar scale, we investigated the aptitude of three dominant pioneer riparian Salicaceae species (P. nigra, S. purpurea and S. alba) to establish and to act as ecosystem engineers by trap¬ping fine sediment. At the finest, plant trait scale, we quantified the relation between response trait attributes of young P. nigra plants and their exposure to three different levels of mechanical stress (a highly exposed bar-head, a less exposed bar-tail, a chute channel). We identified some difficulties or failures to properly apply photogrammetry in biogeomorphic feedback studies. However, photogrammetry appeared as a useful tool to quantify a set of relevant parameters to respond to fundamental research questions concerning biogeomorphic feedbacks at the three nested spatial scales. At the broadest, the topographic signature of vegetation was not easy to capture because of the complex shifting mosaic of landforms of the Allier River. However, by focusing on more connec¬ted, restricted areas (i.e. alluvial bars), the signature of vegetation could be captured. It seems to increase with increasing vegetation height corresponding to the evolutionary phases of the fluvial biogeomorphic succession (FBS) model. At the intermediate, alluvial bar scale, biogeomorphic feedbacks could be well identified. The capacity of riparian plants to establish and act as ecosystem engineers depended both on species and their physiognomy, their age and their location on alluvial bars. At the finest, individual plant scale, we captured the contrasting morphological and biomechanical response of P. nigra to variable mechanical stress exposure from a trait perspective. In all hierarchical levels, scale-related biogeomorphic feedbacks were detected and described in a conceptual model. The three scales were considered as cycles composed of four different phases, which can have a variable temporality. The broadest spatio-temporal scale represents the evolution over several decades of the landscape mosaic resulting from the balance between constructive (vegetation establishment, growth and succession) and destruc¬tive (floods) forces. [...]

Les gestionnaires de l'Etat français sont aujourd'hui exposés à plus d'un siècle de profondes modifications environnementales des cours d'eau : perturbations des conditions d'écoulement par "chenalisation" et incision du lit, aggravation des risques hydrologiques par végétalisation des corridors fluviaux et diminution des zones humides. La Loire fait partie des cours d'eau concernés par ces perturbations Le lit fluvial réagit par l'érosion de son fond (une incision qui atteint localement une valeur de 2 m entre 1995 et 2010), la migration latérale du talweg et la rétraction de la largeur du corridor fluvial. Depuis maintenant plus de 15 ans, la Loire fait l'objet de lourds travaux d'entretien des ouvrages (levées. épis et digues) et du lit fluvial. Ces interventions s'inscrivent dans le cadre du Plan Loire Grandeur Nature, elles visent la protection des riverains contre les risques d'inondation (ouverture des annexes d'écoulements), la préservation des richesses écologiques et l'enrayement de l'enfoncement de la ligne d'eau à l'étiage.Des travaux de recherche en géomorphologie fluviale sont réalisés parallèlement aux actions d'entretien effectués sous la houlette des services de l'Etat. Notre travail de thèse s'inscrit dans cette perspective de recherche. Les secteurs d'études ont été définis en concertation avec les gestionnaires du fleuve (DREAL Centre, DDT et Conservatoire du Patrimoine de la Région Centre). Trois sites ateliers ont été retenus le site de La Charité-sur-Loire. le site de Mesves et le site de Guilly. Cela afin de déterminer les modalités de l'évolution hydro-sédimentaire de la bande active, d'analyser les processus d'ajustement fluvial et mettre en lumière l'existence d'un dysfonctionnement, ses causes et ces conséquences. Les résultats obtenus montrent clairement l'impact du forçage anthropique et naturels sur l'évolution morpho-sédimentaire de la bande active. Les débits solide et liquide sont perturbés par différents aménagements fluviaux dont certains n'ont plus de fonction aujourd'hui ces ouvrages provoquent une rupture de la continuité sédimentaire. Cela se traduit par une poursuite de l'incision du chenal principal, un exhaussement des îles et des bras secondaires et une extension du couvert végétal. Les résultats de ce travail de recherche sont mis à la disposition des gestionnaires du fleuve pour optimiser les travaux de restauration réalisés au sein du lit mineur.

La pollution des sols correspond à une problématique récente. Au même titre que l'eau et l'air, la contamination des sols industriels constitue un risque pour la santé humaine et une menace pour la protection de l'environnement, et doit donc faire l'objet d'une réhabilitation. Toutefois la volonté politique française en la matière ne s'étant affirmée qu'à partir des années 1990, les outils de gestion des sols contaminés restent encore à développer. Pour cela une réflexion a été engagée afin de mettre au point, à partir de l'expérience acquise dans les autres pays industrialisés et à partir des connaissances actuelles, des outils méthodologiques d'aide à la gestion des sites contaminés, en particulier lors des étapes : - d'évaluation de l'état de pollution du site, notamment par la caractérisation du niveau de danger et de risque que présente un site contaminé. Pour cela nous avons développé un outil, appelé TRACES (Tool for Risk Assessment from Chemical Exposure to Soils) permettant un diagnostic progressif dans le but d'établir l'opportunité d'une réhabilitation et de déterminer les objectifs de cette réhabilitation éventuelle, - d'identification des filières de réhabilitation les plus adaptées pour le traitement des sols pollués basée sur une méthode d'analyse multicritère, ELECTRE III, permettant d'intégrer les intérêts de chaque acteur de la réhabilitation, ce qui a abouti à l'outil RACES (Remediai Alternative Classification and Evaluation System). A travers ce travail, nous avons pu mettre en évidence l'importance d'outils méthodologiques pour faciliter et accélérer la prise de décision grâce à une approche structurée, objective et transparente des sols contaminés.

L'élaboration de la Directive Cadre sur l'Eau (DCE) en 2000 et de la Loi sur l'Eau et les Milieux Aquatiques (LEMA) en 2006 a mis en lumière l'importance de la quantification et de la caractérisation des transferts hydrosédimentaires dans les cours d'eau pour la gestion des milieux et des ressources naturelles. En effet, les conséquences associées à ces transferts peuvent être catastrophiques pour les écosystèmes continentaux et aquatiques, la biodiversité et même pour les populations (inondations, pollutions). A l'heure où l'on s'interroge sur les modalités de gestion des masses d'eau et des bassins versants, nous avons mené une étude centrée sur les cours d'eau " ordinaires " de l'ouest de la France, qui disposent généralement d'une énergie réduite (<15W/m²), et qui contrairement aux systèmes fluviaux plus dynamiques du sud du pays, restent peu étudiés jusqu'à présent. En effet, si des études se sont attachées à évaluer le degré d'érosion des sols à l'échelle de la parcelle, à analyser les dynamiques de ruissellement au sein des blocs culturaux ou à quantifier les volumes de sédiments exportés des bassins versants, les modalités de transferts des sédiments entre la parcelle agricole et l'exutoire du bassin restaient difficile à déterminer. C'est pourquoi, pour améliorer la connaissance de ces systèmes et aller au-delà d'une approche en boîte noire du fonctionnement du bassin versant, nous avons mis en place un réseau de mesures des flux de MES dans le bassin versant de la Seulles (430 km²), représentatif des hydrosystèmes bas-normands. Il a permis de suivre en continu durant plusieurs années les flux de MES dans différents contextes géologiques, géomorphologiques et paysagers, et de s'interroger sur le rôle des effets d'échelles sur les dynamiques spatiales et temporelles des transferts sédimentaires. De plus, la réalisation de bilans quantitatifs et qualitatifs a permis d'identifier l'origine des sédiments dans le bassin et de hiérarchiser les contributions de chaque source afin de proposer des budgets sédimentaires emboîtés. L'ensemble de ces études amène le bassin de la Seulles à devenir le premier observatoire des transferts sédimentaires régional.

Nous retraçons l'évolution d'un bassin fluvial depuis l'époque médiévale en nous interrogeant sur les responsabilités respectives des facteurs naturels et humains dans les changements observés. 2 thèmes principaux sont abordés : les morphodynamiques fluviales et la dynamique des rapports entre l'homme et l'hydrosystème fluvial. La Dore est un cours d'eau à méandres irréguliers et libres dont le bassin-versant, d'une superficie de 1716 km2, est inscrit dans une moyenne montagne granito-gneissique de l'Europe tempérée et océanique : le quart NE du Massif central français. La recherche a été menée dans une perspective dynamique avec une approche systémique. Notre démarche est naturaliste car nous avons privilégié le travail de terrain. Elle est aussi géographico-historique puisque nous avons le fonctionnement du système fluvial depuis la fin de l'époqe médiévale. Mais elle s'affirme encore par bien des aspects écologiques puisqu'elle s'articule autour du concept d'hydrosystème fluvial (Roux, 1982 ; Amoros, 1988 ; Bravard, 1988. . . ). Six directions de recherche ont été de ce fait privilégiées avec ces conclusions : -l'analyse du régime hydrologique de la Dore fait apparaître un cours d'eau de type pluvial océanique à tendances plu-nivale et nivo-pluviale. L'abondance moyenne est modeste mais l'immodération du régime est remarquable (inconstance des étiages et brutalité des crues) ; -le contexte géomorphologique général du bassin versant est favorable aux déplacements rapides de l'eau et des matériaux sur les versants et dans les talwegs (pentes fortes, vallées étroites, faibles capacités de stockage en eau de formations superficielles)

Ce travail a pour objectif de proposer des méthodes pour améliorer la compréhension des processus d’évolution de la Loire moyenne sur quelques décennies. L’analyse des évolutions morphologiques est réalisée en découpant le secteur d’étude en tronçons géomorphologiquement homogènes. Une diminution de la pente et une réduction de la largeur de la bande active entre 1955 et 1996 sont observées. Suite à l’arrêt des extractions (1996),les ajustements se poursuivent de façon plus modérés.Des simplifications géométriques et hydrologiques sont ensuite introduites dans un modèle de transport solide unidimensionnel (RubarBE) afin d’être comparées aux résultats obtenus avec lag éométrie détaillée et la chronique de débit complète. La géométrie simplifiée permet une modélisation des évolutions du lit pertinente tout en réduisant le temps de calcul ; la simplification des chroniques de débit illustre la sensibilité des modèles numériques hydro-sédimentaires à l’hydrologie. Enfin, l’application des simplifications sur l’ensemble de la Loire moyenne sur la période 1996-2006 confirme les tendances observées par l’analyse des données
This work deals with the development of methods that sought to assess channel changes of a long anthropogenised river over several decades. These methods are applied on the Middle Loire River (France). Channel changes are evaluated by dividing the study reach into geomorphically distinct river reaches. A narrowing of the active channel width and a decrease of the river bed slope were observed between 1955 and 1996. Since in stream gravel mining stopped (1996), river adjustments have continued at a slower rate. Simplified geometry and simplified hydrographs are then derived and introduced into a one dimensional sediment transport model (RubarBE). The simplified geometry allows pertinent calculation of the river bed evolution whilst reducing calculation time. The use of simplified hydrographs highlights the sensitivity of sediment transport modelling to hydrology. Finally, the application of the simplifications to the whole Loire Moyenne River confirms the general trend observed between 1996 and 2006

Depuis la fin des années 1970, de nombreuses publications scientifiques ont permis de mieux comprendre les mécanismes de production et de transport des bois morts dans les cours d'eau. La plupart de ces travaux se sont concentrés géographiquement sur des torrents ou des petits cours d'eau localisés en Amérique du Nord, dans des régions caractérisées par l'industrie forestière et la présence de vieilles forêts tempérées. Les connaissances relatives à la dynamique du bois mort dans les cours d'eau de grande taille sont encore très lacunaires. Il s'agit aujourd'hui d'identifier, à l'échelle du réseau hydrographique, l'origine, les conditions de mobilité et de transfert du bois mort, afin de mieux cibler les mécanismes et les secteurs de production et de stockage. Ces démarches devraient permettre à moyen terme de proposer des solutions adaptées en termes d'entretien des cours d'eau et de gestion des risques associés. Toutes ces questions se posent sur l'Isère à l'amont de Grenoble. Une démarche holistique est ainsi engagée dans le cadre de cette thèse à l'échelle de ce bassin. Elle s'est organisée autour de trois axes thématiques. Une première étape a consisté à parcourir les linéaires de l'Isère entre le barrage d'Aigueblanche et Grenoble, de l'Arc entre Saint-Jean-de-Maurienne et la confluence de l'Isère, de l'Arly entre Ugine et la confluence de l'Isère. Le résultat a permis de cartographier les différentes formes d'accumulation du bois mort le long du linéaire et d'identifier les zones préférentielles de dépôts (et inversement) ainsi que certains paramètres contrôlant la distribution spatiale des accumulations de bois mort le long de ce linéaire. La deuxième étape s'est appuyée sur les secteurs où de fortes concentrations en bois mort ont été déterminées. Sur ces sites, des mesures ont été réalisées sur les troncs stockés dans les chenaux des différents cours d'eau afin d'élaborer la carte d'identité des bois morts en transit. Trois tests méthodologiques ont ensuite été effectués afin d'identifier l'origine géographique des bois morts stockés dans le chenal de l'Isère à l'aval d'Albertville. La troisième étape présente les résultats issus d'un test de suivi des bois par traçage mis en place en 2002 et de l'expérimentation réalisée en juin 2003 lors d'un lâcher de barrage. Nous avons étudié ensuite la dynamique des bois morts en rapport avec l'hydrologie des cours d'eau. A partir des résultats obtenus, des propositions de gestion ont été formulées. Elles ont eu pour objectifs de réduire les risques d'inondations et de dommages au niveau des ouvrages et des zones urbaines, de réduire les coûts d'extraction et les contraintes d'exploitation aux barrages et aux ponts. Il s'agissait, en outre, de trouver une solution permettant d'éviter une systématisation de l'entretien sur tout le linéaire qui est financièrement et écologiquement coûteuse, et de proposer quelques règles permettant de promouvoir l'impact des politiques d'entretien mises en place.

Les systèmes fluviaux ont connu de profondes mutations à l’Holocène en réaction aux variations climatiques, eustatiques, géologiques et/ou anthropiques. Si diverses études ont été menées à ce sujet, rares sont celles qui se sont intéressées spécifiquement à la Garonne ou aux hauts estuaires. La présente thèse propose un modèle d’évolution holocène du haut estuaire de la Garonne. Le but est à la fois de comprendre le fonctionnement paléo-hydrologique de cette interface fleuve/océan, de préciser les environnements de fond de vallée et d’aider à la compréhension des relations Homme/milieu. Le modèle construit repose sur l’étude interdisciplinaire de deux sites à intérêt géomorphologique et archéologique (Langoiran et Isle-Saint-Georges), couplée aux données disponibles sur le reste de la vallée. Les résultats démontrent que : 1) Le tronçon fluvial a acquis son caractère maritime à l’Holocène moyen ; 2) La basse Garonne a connu au moins trois métamorphoses « fluviales » (Atlantique ; Subboréal récent/Subatlantique ancien ; Xe s. av. J.-C. – Xe s. apr. J.-C.) au cours des dix derniers millénaires ; 3) Le fleuve a été contrôlé inégalement par les flux hydro-sédimentaires amont et aval au cours de son histoire ; 4) Les interactions Homme/milieux ont été relativement fortes ; 5) La marée s’ajoute à tous les facteurs de contrôle généralement reconnus dans la dynamique fluviale. Par ce dernier aspect, le travail met en lumière la dynamique singulière des hauts estuaires et propose une réflexion sur le concept de « dynamique fluvio-estuarienne »
Fluvial systems changed considerably during the Holocene in response to climatic, eustatic, geologic and/or anthropogenic forcings. Various studies have been conducted on this subject but few of them focused specifically on the Garonne River or on upper estuaries. This study proposes a Holocene evolution model of the Garonne upper estuary. The aim is both to understand the palaeohydrological functioning of this river-ocean interface, to specify the environments of the valley bottom, and to better understand environment-Human relationship. The model is based on the interdisciplinary study of two sites with geomorphological and archaeological interests (Langoiran and Isle-Saint-Georges), paired with data available on the rest of the valley. The results show that: (i) The fluvial section acquired its tidal character during the mid-Holocene; (ii) The lower Garonne River went through at least three “fluvial” metamorphosis (Atlantic period; younger Subboreal /older Subatlantic; Xth c. BC – Xth c. AD) during the last 10,000 years; (iii) The River has been controlled unequally by hydro-sedimentary flows coming from upstream and downstream; (iv) environment-Human relationship has been relatively strong; (v) The tide adds to all the factor standardly controlling the fluvial dynamics. The research highlights the singular dynamics of the upper estuaries and proposes a discussion on the concept of “fluvio-estuarine dynamics”

Durant les 20 dernières années d'anciens bras latéraux du Rhin ont été restaurés par reconnexion au cours principal. L'objectif de cette thèse est d'évaluer l'efficacité de la restauration et de vérifier si l'écosystème aquatique a retrouvé sa fonctionnalité. Les communautés végétales aquatiques sont utilisées ici comme indicateurs de ces changements. De nombreux facteurs ont été mesurés : les communautés végétales, leurs traits biologiques, les flux et stocks de diaspores, la chimie de l'eau, du sédiment et des plantes, l'hydro-géomorphologie. Cette étude a été menée dans 9 sites restaurés et 3 sites de référence. Trois communautés végétales ont été identifiées : une "eutrophe", une "mésotrophe", et une "rhéophile". La composition de ces communautés est liée aux conditions physiques et trophiques, et aux flux de diaspores. Les reconnexions ont permis aux sites restaurés de retrouver des communautés et une fonctionnalité écologique semblables à celles des sites de référence.

Dans le but de mieux comprendre les facteurs agissant sur le milieu fluvial à l’échelle plurimillénaire, ainsi que les effets de la dynamique alluviale sur la préservation de l’information archéologique, une étude géoarchéologique a été menée sur quatre fenêtres des vallées de la Loire, de la Saône et du Doubs en Bourgogne (France). À partir de sites de franchissement romains et d’un pont médiéval, retrouvés dans le chenal actuel, puis en étendant les recherches à d’autres secteurs, l’évolution des lits mineur et majeur au cours de l’Holocène a été reconstituée. Des informations de natures diverses, datées et spatialisées, ont été croisées : pour les deux derniers siècles, principalement les plans et vues aériennes contemporains, tandis que les périodes plus anciennes sont abordées grâce aux indices archéologiques, à l’analyse géomorphologique du lit majeur et, principalement, aux archives sédimentaires. Ces dernières ont été analysées du point de vue de la sédimentologie de faciès afin d’identifier les processus à l’origine des dépôts. Les grandes étapes de l’évolution des trois grands cours d’eau étudiés, une fois identifiées et datées, ont été confrontées aux données existantes afin d’interroger l’influence qu’ont pu avoir les fluctuations climatiques et les activités humaines sur la dynamique alluviale. La reconstitution de l’évolution du milieu au cours de l’Holocène permet enfin d’aborder la question de la conservation des données archéologiques en domaine alluvial, propice à l’implantation humaine, mais où l’information est la plupart du temps masquée par une succession de processus taphonomiques
A geoarchaeological study was led on four sections of the valleys of the Loire, Saône and Doubs rivers (Burgundy, France) in order to point out the factors influencing the alluvial dynamics on a multimillennial scale, and their effects on the preservation of archaeological information. Investigations started by roman and medieval remains of bridges discovered in active channels, were then carried out on larger parts of alluvial plains, and altogether allowed the evolutions of the channels during the Holocene period to be deducted. Various types of information on alluvial characteristics were crossed through time and space: ancient maps and XXth century or aerial photographs for centennial scale, archaeological data, geomorphological analysis, but mostly alluvial deposits for older periods. Facies analyses on fluvial sediments led to the identification and the reconstitution of successive sedimentary environments through time. The main steps of the evolution of the three rivers, after being identified and dated, were compared to previous studies in order to estimate the respective roles of climatic changes and anthropic influence on alluvial dynamics, on this regional scale, during the Holocene. Preservation of archaeological information in fluvial deposits is therefore discussed here, to reach a better understanding of taphonomic issues in such environmennts, which are potentially rich in archaeological remains

Le Rhin dans son parcours franco-allemand a été aménagé depuis deux siècles pour la protection contre les inondations, la navigation et la production hydro-électrique. La rectification (19ème siècle), la régularisation (1930) et la construction du Grand Canal d'Alsace (1928-1959) ont profondément altéré le fonctionnement hydro-sédimentaire du " Vieux Rhin ", tronçon de 50 km court-circuité entre les barrages de Kembs et de Breisach, conduisant à une réduction de la complexité du tracé en plan, une incision, un pavage du fond du lit et une simplification des habitats aquatiques et riverains. La possibilité de restaurer le transport sédimentaire et la dynamique alluviale du Vieux Rhin est évaluée au sein de projets portés par la Région Alsace et EDF. Dans ce cadre, la présente thèse repose sur deux types d'approches de la géomorphologie fluviale, historique et expérimentale, afin de répondre à la problématique de restauration morpho-écologique du tronçon fluvial. Ce travail, basé sur la collecte de données anciennes et de terrain, ainsi que sur la quantification des évolutions morphologiques à différents niveaux scalaires, a conduit à une meilleure compréhension de la trajectoire temporelle d'ajustement de l'hydrosystème et à une estimation de sa sensibilité aux changements. Le suivi géomorphologique d'un test de recharge sédimentaire conduit sur un site-pilote a servi également à évaluer la pertinence de ce type d'intervention, à travers l'analyse des bénéfices et des risques environnementaux potentiels. L'ensemble des résultats obtenus a permis d'apporter aux gestionnaires des éléments d'aide à la réflexion pour orienter les stratégies de restauration ainsi que des indicateurs physiques d'évaluation des futures actions.

Le bassin-versant de l’Yerres (1030 km²) est localisé au sud-est de l’agglomération parisienne et s’étend sur le plateau de Brie au relief très modéré. Ses caractéristiques physiographiques et sa situation géographique confèrent au lit de l’Yerres une très faible pente (0,009 %), entravée par une forte segmentation longitudinale (0,5 ouvrage/km). Cette dernière est ancienne (moulins hydrauliques) ou plus récente (barrages mobiles) et s’est généralement accompagnée d’une chenalisation du lit. Les perturbations engendrées par ces ouvrages et les modifications morphologiques du lit ont provoqué une altération considérable de la dynamique fluviale et de la diversité morphologique du cours d’eau. Dans ce contexte d’un cours d’eau de faible énergie (< 10 W/m²) fortement artificialisé, notre recherche s’est attachée à évaluer l’efficience de l’effacement de trois barrages à clapets mobiles (h < 3 m) sur la restauration hydromorphologique du lit. À cet effet, des suivis topographique et sédimentologique à haute résolution spatio-temporelle ont été mis en œuvre entre 2015 et 2017 afin d’appréhender les réajustements du système fluvial à partir de l’évolution des caractéristiques morphologiques et granulométriques de son lit. Ils ont dévoilé un remblaiement alluvial se produisant principalement sous la forme de banquettes latérales de vases, à l’exception du site d’Ozouer (le plus en amont). Sur ce dernier le remblaiement alluvial sableux est plus généralisé. À la suite des abaissements hivernaux, celui-ci a fait l’objet des changements morphologiques les plus prononcés, caractérisés par une érosion marquée du fond du lit de la retenue et un faible alluvionnement en aval. Les réajustements morphologiques restent toutefois modérés compte tenu des débits exceptionnellement forts sur la période de suivi et semblent par ailleurs être subordonnés à la présence de substrats sableux. Ainsi, si les abaissements améliorent indubitablement les conditions hydro-éco-morphologiques (i.e. la diversité des faciès d’écoulement), la restauration physique du lit fortement dégradé de l’Yerres se limite au rétablissement du transport du matériel de fond sableux
The Yerres catchment (1030 km²) is located at the southeast border of the Paris conurbation and spreads on the low relief Brie Plateau. Topographical characteristics and geographical location provide the Yerres River with a very low gradient (0,009 %) and a high longitudinal partitioning (0,5 dam/km). Cross-structures are either ancient (medieval watermills) or more recent (mobile dams) and often associated with river channelling. Dam perturbation on sediment fluxes and bed morphological modifications have led to a significant degradation of the river fluvial dynamic and morphological diversity. In this context of a much artificialized low-energy river (< 10 W/m²), we aimed at assessing the efficiency of three mobile dam (h < 3 m) lowering on bed hydromorphological restoration. For that purpose, high spatial and temporal resolution monitoring of bed topography and sediment-size were carried out between 2015 and 2017, in order to document fluvial system adjustment to dam lowering through morphological and grain-size change. Before dam lowering, fine sediment had mainly deposited in channel margins forming mud banks, except for Ozouer impoundment (the more upstream study site). For the latter, sand sedimentation had been extended to the whole channel width. After dam lowering, it also experienced the more pronounced morphological change, characterised by significant bed erosion upstream and little bed aggradation downstream. However, morphological response to dam lowering remained moderate given the high discharges over the monitoring period. Channel adjustments also appeared to be linked to sand-bed. Thus, while dam lowering undoubtedly improve hydro-eco-morphological conditions (i.e. flow facies diversity), physical restoration of the highly degraded Yerres riverbed is restricted to the sand bed material transport restoration

La Durance est une large rivière méditerranéenne à charge grossière et à lit divagant. Le fonctionnement hydro-sédimentaire de son bassin versant a été profondément modifié par la mise en place d'aménagements hydro-électriques et par les extractions de graviers, qui ont entraîné une rétraction de sa bande active et une incision marquée de son lit. Ces évolutions morphologiques correspondent à des enjeux majeurs en termes de gestion du territoire en moyenne et basse Durance, du fait de la nécessité du maintien d'une capacité d'écoulement du lit en crue, et de la mobilité latérale du lit, souvent incompatible avec l'occupation de la vallée. Cette thèse, basée sur la collecte de données de terrain, vise à développer un schéma de fonctionnement du transport sédimentaire dans les rivières à charge grossière de grande largeur, en intégrant les différentes échelles spatiales (et donc temporelles). Elle a également pour objectif de donner des clefs de compréhension pour la gestion des flux sédimentaires en Durance. Les mécanismes de la mobilité des particules sédimentaires et des formes fluviales sont étudiés dans une démarche ascendante de reformulation scientifique de questionnements opérationnels
The Durance River (South-Eastern France) is a large and steep wandering gravel-bed river, deeply impacted by gravel mining and flow diversion in its whole catchment area. The Durance River is characterized by a sediment deficit that led to a reduction of active channel width and river bed degradation. These lateral and vertical dynamics lead to important issues in terms of landscape management, because of (i) maintaining the bed hydraulic capacity to evacuate flood discharges and (ii) planform evolution of the river that conflicts with landscape use. This field-based thesis aims at developing a functioning scheme of bedload transport in large gravel bed rivers at various spatial (and consequently temporal) scales and gives keys to understanding for sediment fluxes management on the Durance River. Particle and bedform mobility mechanisms are studied with a scientific approach closely linked to management issues

La migration latérale est reconnue comme un processus majeur à préserver pour le bon fonctionnement des écosystèmes aquatiques. Ce travail explore sa variabilité spatiale dans le Sud-Est de la France en appui à la mise en œuvre de la Directive Cadre sur l’Eau.Une première partie développe un cadre méthodologique et des outils géomatiques pour la caractérisation géomorphologique et l’analyse multi-scalaire des systèmes fluviaux à partir de données disponibles à large échelle. Un premier article présente la démarche générale basée sur l’agrégation et la désagrégation spatiale d’objets vectoriels. Un second article aborde spécifiquement le problème de l’agrégation spatiale et vise à comparer des techniques statistiques pour la sectorisation d’un continuum en tronçons homogènes. Des exemples illustrent l’intérêt et les limites des outils développés.Une seconde partie porte sur la régionalisation de la dynamique latérale des lits fluviaux. Un troisième article caractérise et modélise son intensité à partir de variables simples à extraire à l'échelle régionale. Il montre qu’elle est structurée spatialement et positivement corrélée à la puissance fluviale. Néanmoins, des limites inhérentes à la modélisation empirique et la nécessaire prise en compte de variables complémentaires à l’échelle régionale émergent (apport sédimentaire notamment). Un quatrième article porte spécifiquement sur les lits à tresses et montre que près de la moitié des 1200 kilomètres recensés avant la construction des grandes infrastructures ont disparu du fait de pressions anthropiques directes et indirectes. Il révèle par ailleurs la grande diversité géomorphologique de ce style fluvial dans le bassin rhodanien
The channel migration is a key process for preserving the aquatic ecosystem functioning. This work explores its spatial variability throughout the South-East French hydrographic network for the implementation of the European Water Framework Directive.A first part develops a methodological framework and geomatic tools for the characterization and analysis of the fluvial systems for a range of scales from spatially continuous data available at the large scale. A first paper introduces the methodological framework based on the spatial disaggregation and aggregation of geographical objects. A second paper focuses specifically on the aggregating problem and aims to compare statistical techniques for delineating homogeneous reaches along a continuum. Examples illustrate the potentialities and limits of the tools we developed. A second part focuses on the regionalization of the channel migration. A third paper characterizes and models the migration rates from simple variables that can be extracted at the large scale. We show that the migration rate is spatially organized and positively controlled by the gross stream power. Nevertheless, limits of the regional-scale empirical modeling emerge, as well as additional variables that should be integrated (particularly the sediment supply). A fourth paper focuses specifically on braided rivers and shows that near the half of the 1200 kilometers censed prior to the major infrastructure construction disappeared due to direct and indirect human impacts. It also reveals the high geomorphic diversity of the contemporary braided rivers in the Rhône basin