Géographie physique et Quaternaire
Volume 61, numéro 1, 2007
Sommaire (7 articles)
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Le prix annuel de l’Association québécoise pour l’étude du Quaternaire 2007
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Introduction : Les systèmes fluviaux, un thème cher aux géographes francophones
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La mobilité de la charge de fond des rivières torrentielles méditerranéennes
Frédéric Liébault et Pierre Clément
p. 7–20
Résumé
FR : La mobilité de la charge de fond de trois affluents de la Drôme (Barnavette, Béoux et Esconavette) a fait l’objet d’un suivi événementiel entre 1997 et 2002, au moyen d’un dispositif de terrain relativement simple permettant de mesurer les phénomènes de creusement et de remblaiement du lit, ainsi que la mise en mouvement des particules. Trois stations de mesure comprenant un ou plusieurs profils en travers pour le suivi topographique, un ensemble de chaînes d’érosion, des traceurs colorimétriques et un équipement d’enregistrement des hauteurs d’eau maximales ont été installés à proximité de l’exutoire des trois affluents. Cet équipement a permis de caractériser la fréquence du charriage (6 à 7 crues mobilisatrices par an en moyenne), les distances de transport de la charge de fond (en moyenne entre 450 et 470 m par an) et les seuils de mise en mouvement. Les résultats obtenus sont en adéquation avec les valeurs communément observées dans les rivières à forte pente, avec des forces tractrices critiques adimensionnelles comprises entre 0,031 et 0,076.
EN : Event-based bedload mobility of three tributaries to the Drôme River (Barnavette, Béoux and Esconavette) was monitored between 1997 and 2002, with field devices allowing the measurement of scour and fill processes, and individual particles displacements. Three field sites including one or two resurveyed cross sections, a set of scour chains, painted tracers and one crest stage gauge were installed near the outlet of the streams. This equipment allowed the characterization of the frequency of bedload transport, the hydraulic conditions for incipient motion and the distances of transport of individual grains. We observed that an average of 6 to 7 competent flow events per year occurred during the study period. The annual distances of transport of coarse particles range between 450 and 470 m. The thresholds of motion for bedload transport are similar to the values published for small gravel-bed rivers, with dimensionless critical shear stress between 0.031 and 0.076.
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La stabilité des formes fluviales de l’Orange, entre variabilité naturelle et impacts des grands barrages (secteur Boegoeberg-Augrabies, Afrique du Sud)
David Blanchon et Jean-Paul Bravard
p. 21–37
Résumé
FR : Le fleuve Orange (Afrique du Sud) est l’un des systèmes fluviaux les plus aménagés au monde : les barrages hydroélectriques ont modifié le volume d’écoulement du fleuve et son débit solide a diminué depuis les années 1930. Plus encore, dans son cours moyen inférieur (secteur d’Upington), le fleuve a été contraint entre des digues de 5 à 10 m de hauteur, des chenaux secondaires ont été remplis pour permettre le développement agricole et plus de 10 déversoirs de bas niveau ont été construits à travers le chenal. Dans des conditions similaires, des changements géomorphologiques visibles et rapides (incision du chenal, alluvionnement, etc.) ont été enregistrés dans divers systèmes fluviaux en région semi-aride. Pourtant, l’étude de cartes anciennes (des années 1920) et de photographies aériennes (à partir de 1937) montre une stabilité remarquable des formes fluviales, et ce, même à petite échelle : des bancs sableux et des seuils rocheux sont facilement reconnaissables dans le chenal principal. L’objectif de cet article est d’explorer les différentes hypothèses expliquant cette stabilité, en utilisant le concept de discontinuité et la théorie de la catastrophe, et de confronter les résultats avec les travaux récents sur le fleuve Orange. Notre recherche est basée sur le calcul des puissances spécifiques des crues vicennales, la reconnaissance de terrain (entre 2000 et 2003) et le prélèvement de sédiments, en utilisant la méthode de la courbe de Passega. Nous avons également effectué des comparaisons entre les photographies aériennes et les cartes anciennes et les photographies aériennes les plus récentes à l’aide des outils SIG (MapInfo). À micro-échelle, la progression et la destruction des roseaux (Phragmites australis et Arundo donax) a été utilisée comme indicateur des changements géomorphologiques du chenal. Les résultats montrent que les concepts de stabilité et d’équilibre, et les changements géomorphologiques fluviaux sont plus complexes qu’une simple comparaison statique.
EN : The Orange River (South Africa) is one of the most manipulated water system in the world : power dams have modified the flow volume of the river, and the sediment load has been decreasing since the 1930s. Moreover, in the lower middle reaches of the river (Upington region), the river has been constrained between 5 to 10 m high levees, secondary channels have been filled for agricultural development, and more than 10 low level weirs have been built across the channel. In comparable conditions, visible and rapid geomorphological changes (channel incision, aggradation, etc.) have been monitored in various water systems in semi-arid regions. Yet, the comparison between old maps (from the 1920s) and aerial photographs (from 1937 onwards) shows a remarkable stability of fluvial patterns, even at a small scale : sandy banks and rocky outcrops are easily recognizable in the main channel. The aim of this paper is to explore several hypotheses about this stability, using the Serial Discontinuity Concept and the Catastrophe Theory, and confronting the results with recent works on the Orange River. Our research is based on unit stream power calculation for 20-year return floods, field recognition (from 2000 to 2003) and sediment sampling, sorted using the Passega curve methodology. We also made comparisons between old maps and aerial photographs and the most recent aerial photographs using GIS tools (MapInfo). At the micro-scale level, the progression and the destruction of reeds (Phragmites australis and Arundo donax) has been used as an indicator of geomorphological changes in the river channel. The results show that the notion of stability and equilibrium, and fluvial morphological changes are much more complex that the one given by a simple static comparison.
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Transferts sédimentaires dans le Bas-Rhône depuis le milieu du 19e siècle : essai de quantification
Grégoire M. Maillet, Guillaume Raccasi, Mireille Provansal, François Sabatier, Christelle Antonelli, Claude Vella et Thomas J. Fleury
p. 39–53
Résumé
FR : En raison des contraintes géographiques et hydrographiques qui le caractérisent (influence des affluents méditerranéens, affaiblissement du profil longitudinal, proximité du niveau marin), le Bas-Rhône présente une tendance historique au stockage des sédiments dans sa plaine d’inondation, responsable de la progradation de la plaine deltaïque. Il constitue aujourd’hui une zone-clé essentielle à la compréhension des relations entre le bassin-versant et le milieu océanique, aussi bien pour le transfert de la charge sédimentaire que pour les différents polluants dont celle-ci est le vecteur. Il apparaît donc nécessaire de déterminer quelle est sa capacité de transfert et quelle part du transit sédimentaire est stockée dans les différents compartiments de cet espace. Les données utilisées sont issues de sources bibliographiques directes (mesures in situ, travaux de quantification) et indirectes (superposition de cartes bathymétriques, reconstitution de l’historique des débits). Disponibles à diverses échelles temporelles et spatiales, ces sources permettent de proposer un bilan du fonctionnement sédimentaire depuis 150 ans et d’analyser les discontinuités du transit particulaire, en tenant compte de la part du stockage (permanent ou temporaire) dans les lits fluviaux et du transfert vers l’embouchure, puis le littoral et la plate-forme continentale. Ce bilan démontre que le Rhône actuel est un bon conducteur de sa charge solide jusqu’à l’embouchure et que cette dernière stocke de moins en moins le flux sédimentaire. Ce fonctionnement est interprété comme étant la conséquence des aménagements qui contraignent l’écoulement fluvial depuis le milieu de 19e siècle.
EN : Regarding to its geographical and hydrographic constraints (influence of Mediterranean tributaries, weakening of the longitudinal profile, proximity of the sea-level), the Lower Rhone River is characterised by a historical tendency to accretion in the floodplain, which is responsible for the present progradation of the delta. This constitute an essential key-zone for the relations between the catchment area and the ocean, as well as the transfer of the sedimentary load and for the various pollutants which are transferred with it. Data used here came from direct (in-situ measurements, quantification data) and indirect (superimposition of bathymetric maps, reconstruction of discharge history) bibliographic sources. Defined on various temporal and space scales, these data allow assessment of the sedimentary functioning overt the last 150 years and to analyse discontinuities in the transfer of the solid load, by considering the storage (permanent or temporary) in river beds, the transfer to the mouth, then to the littoral and the continental shelf. This assessment shows that the contemporary Rhone is a good conveyor of its solid load to the mouth and that it stores less and less fluvial sediments. This functioning is interpreted as the consequence of human management that has constrained the river flow since the middle of the 19th century.
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Évaluation de l’état de l’hydromorphologie des cours d’eau : retour d’expérience sur le bassin Adour-Garonne (France)
Christian Beaufrère, Pierre Dabos et Jean-Pierre Rebillard
p. 55–74
Résumé
FR : Pour préparer la mise en oeuvre de la directive 2000-60-CE du Parlement et du conseil européen, établissant un cadre pour une politique communautaire dans le domaine de l’eau, l’Agence de l’Eau Adour-Garonne a réalisé une évaluation de l’état de l’hydromorphologie de plusieurs milliers de kilomètres de cours d’eau selon un protocole original. À partir d’un inventaire normalisé des Aménagements, des Travaux et des Ouvrages, une évaluation des altérations potentielles de l’hydromorphologie a été réalisée à l’aide du système-expert EVACE. Cette approche ne nécessite pas, comme préalable, l’utilisation d’une typologie de cours d’eau ou d’un échantillon représentatif de sites de référence. Elle est en mesure de fournir une image nuancée et réaliste d’un réseau hydrographique étendu ou d’une portion de cours d’eau. Cette évaluation en continu peut constituer la première étape d’une analyse multi échelle de l’altération du milieu physique des rivières, allant du grand bassin-versant à la station de caractérisation de l’état de l’habitat ou de la biologie. Cette démarche emboîtée peut aider à établir des liens entre les altérations de l’hydromorphologie et la qualité écologique des cours d’eau. Ainsi, elle est en mesure d’identifier les causes sur lesquelles il est nécessaire d’agir pour améliorer l’état des cours d’eau.
EN : In order to implement the 2000-60-CE Directive of the European Parliament and Council that establishes a framework to community actions in the field of water policy, the Adour-Garonne Water Agency has pursued the analysis of several thousands kilometres of water courses to estimate their hydro-morphological state, using a new study protocol. The hydro-morphological potential state has been estimated by the EVACE assessment system and based on a normalized inventory of modifications, works and buildings. This method does not request any particular river typology nor any relevant reference sites sample as a precondition. This method proposes a varied and realistic picture of a large river basin as well as a short section of a stream. This gradual evaluation method can be considered as the first step of a river multi-scale method of analysis to measure river morphology changes from large river basins to small river biological environment assessment spot. This interlocked method can help determine connections between hydro-morphological changes and rivers’ ecological quality. It directly points down causes of disruptions that can be corrected to improve water courses quality state.
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Hydrogéomorphologie et inondabilité
Jean-Louis Ballais, Sylvain Chave, Virginie Delorme-Laurent et Christophe Esposito
p. 75–84
Résumé
FR : La cartographie hydrogéomorphologique est utilisée en France pour délimiter les zones inondables par les cours d’eau. Plusieurs milliers de kilomètres de cours d’eau ont ainsi été analysés, puis cartographiés en réponse à la politique de prévention des risques d’inondation engagée par les Ministères de l’Équipement et de l’Environnement depuis la loi Barnier (1995). La problématique du risque d’inondation conduit à observer les objets familiers des plaines d’inondation fonctionnelles avec un point de vue différent de ceux généralement admis en dynamique fluviale. L’intérêt porté à la microtopographie et à ses variations permet de distinguer jusqu’à quatre lits dans un cours d’eau. En particulier, on peut mettre en évidence un lit moyen dont l’existence dépend de l’ordre et de la zone du cours d’eau. La problématique de l’inondabilité oblige aussi à porter une attention particulière à la limite externe de la zone inondable. Actuellement en cours de développement, elle a déjà apporté de nouveaux résultats par la mise en évidence de lits majeurs exceptionnels dans la zone intermédiaire de certains cours d’eau. Enfin, la nécessité de la connaissance précise des caractéristiques de l’aléa, telle la hauteur et la vitesse de l’eau, a conduit à la mise au point de la méthode intégrée, basée sur le concept de débit hydrogéomorphologique, dont les premières expérimentations sont prometteuses.
EN : Hydrogeomorphological mapping is used in France to delimit river flood areas. Several thousands of kilometers of watercourse have thus been analysed then mapped, due to the flood hazard prevention policy urged by the Equipment and Environment ministries since the Barnier law (1995). The problematic of flood hazard leads to observe familiar functional floodplain objects with a point of view slightly different from those generally admitted in fluvial dynamics. Interest in microtopography and its variations thus allows to distinguish up to four beds in a watercourse. In particular, an intermediate flow channel can be distinguished depending on the order and zone of the watercourse. The inundability problematic also oblige to be particularly careful with the external limit of the flood area. Currently under development, it already produced new results with the description of exceptional high water beds in some watercourses. Finally, the need for precise knowledge of hazard characteristics, such as water height and speed, have led to the development of the integrated method, based on the hydrogeomorphological discharge concept, whose first experimentations are promising.
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