Dynamique et discontinuité hydro-morphosédimentaire d'un continuum fluvial, le cas de la Garonne amont

par Théo Bulteau

Projet de thèse en Géographie - Aménagement

Sous la direction de Hervé Piégay.

Thèses en préparation à Lyon , dans le cadre de École doctorale Sciences sociales (Lyon) depuis le 20-11-2018 .


  • Résumé

    La « Garonne amont » correspond à un linéaire fluvial de 78 km de longueur entre les sources pyrénéennes espagnoles et la confluence avec la Neste en France. La partie espagnole de son bassin est marquée par une activité hydroélectrique importante. Au niveau de la frontière franco-espagnole, le barrage de Plan d’Arem, construit en 1970, a été édifié pour assurer la démodulation des éclusées espagnoles, ainsi que l’alimentation des centrales hydroélectriques françaises de Fos et Arlos. Toutefois, suite à l’arrêt de la gestion de l’ouvrage par transparence en 1994, la retenue a connu un phénomène de comblement sédimentaire rapide (14 000 m3/an en moyenne) qui a fortement contraint sa capacité de démodulation. Suite à la crue exceptionnelle de juin 2013, qui a fini de combler la retenue et a mis en danger la sécurité de l’ouvrage, un curage partiel d’urgence a dû être organisé. Depuis cette date, un nouveau mode de gestion par transparence partielle a été établi mais ses effets à l'aval ne sont encore pas clairement évalués. Suite à la crue de juin 2013, qui a également causé des dommages sur les habitations et infrastructures, un projet de gestion intégrée de la Garonne amont est en cours de réflexion afin de concilier bon fonctionnement des écosystèmes, production hydroélectrique et sécurité des biens et des personnes. L’objectif de la présente thèse est d’établir un diagnostic de l’état actuel du fonctionnement hydromorpho- sédimentaire, d’évaluer les apports sédimentaires actuels et passés (dernières décennies), et d’évaluer le comportement du lit de la Garonne au niveau interstitiel / superficiel (mesurer l’effet de la gestion actuelle de plan d’Arem ou des événements de crues et les mécanismes de réajustement du lit consécutif à la crue de 2013). Il s’agit d’un travail de recherche original dans la mesure où la minimisation des impacts environnementaux de la gestion sédimentaire des ouvrages hydroélectriques est un sujet émergeant qui repose sur des observations de terrain et de l’expérimentation. Les connaissances ainsi produites devraient également permettre de proposer des recommandations opérationnelles susceptibles d’alimenter le plan de gestion. En vue de caractériser l’impact respectif des différentes pressions anthropiques et d’évaluer la sensibilité de la Garonne aux ajustements, le diagnostic diachronique reposera sur une analyse granulométrique longitudinale du lit. Cette analyse sera effectuée au moyen d’un échantillonnage Wolman200 surface et subsurface, couplée à une acquisition photographique (logiciels BASEGRAIN, BUSCOMBE). Ces données granulométriques seront également utilisée pour calculer des capacités de transport que nous comparerons avec les valeurs de transport solide mesurées. Un second axe portera sur l’évaluation du transport solide par charriage dans différents contextes fluviaux afin de mieux estimer l’effet de la fragmentation du continuum sur le transport sédimentaire sur le tronçon considéré. Ces mesures fourniront également des données essentielles à l'élaboration d'un budget sédimentaire en différents points du continuum, lui-même étant un outil clé pour la mise en place d'une gestion intégrée du cours d'eau. Il s’agira de déterminer les débits-seuil de mise en mouvement, la distance parcourue par les particules et le flux solide charrié, et de modéliser le transport solide afin de faire des projections en fonction de débits de projet. Ce travail repose sur l’utilisation de RFID passifs pour l’évaluation du transport solide, et de RFID actifs installés en colonnes et couplés avec des chaines d’érosion pour déterminer l’épaisseur de la couche active. La migration vers l’aval de ces traceurs sera suivie après les événements potentiellement critiques. La sédimentation de Plan d’Arem fera l’objet d’une attention particulière (axe 3). On analysera la nature de cette sédimentation par une cartographie géophysique, la chronologie de la sédimentation à la fois rétrospectivement et prospectivement à partir de suivis bathymétriques existants et à réaliser et la transparence sédimentaire via une modélisation 2D (modèle EDF). La nature du remplissage sédimentaire sera déterminée au moyen d’une analyse stratigraphique d’une série de carottages cryogéniques effectuée en 2014 par UWITECH, d’une campagne d’acquisition géoradar (GPR) et d’une campagne d’acquisition de sismique réflexion à très haute résolution (SRTHR) afin de bien identifier les compartiments granulométriques grossiers (charge de fond et sables) et fins (sables fins, limons, argiles). Cette caractérisation du remplissage sera couplée aux données bathymétriques et hydrologiques existantes afin de comprendre la dynamique de sédimentation au cours des dernières décennies et réaliser une première évaluation du transport solide. Le suivi bathymétrique du remplissage de Plan d’Arem fera également l’objet de deux campagnes de mesure par an. Ce suivi constituera une seconde méthode d’évaluation du transport solide par charriage et fournira également des informations sur le transport des sables. Il fournira également des données de calage pour l’étape de modélisation. L’évaluation du colmatage interstitiel du lit de la Garonne à l’aval de plan d’Arem en fonction des modalités de gestion de l’ouvrage de Plan d’Arem est une partie importante de la thèse. Cette évaluation s’appuiera sur un suivi haute fréquence (5 campagnes/an) du colmatage à l’aval. Elle sera complétée par une campagne d’acquisition aéroportée de la température de l’eau qui nous permettra d’évaluer les échanges nappes – rivières et zone hyporhéique – eaux de surface sur un continuum de plusieurs dizaines de km afin de pouvoir comparer le comportement fonctionnel des différents tronçons. Dans ce cadre, l’évaluation du flux de MES constitue une mesure complémentaire pour interpréter les résultats du suivi du colmatage interstitiel et du bilan sédimentaire du bassin versant. Il s’agira d’estimer les flux entrants et sortants de Plan d’Arem. A ce titre, quatre stations de mesure de la turbidité seront installées, à l’amont et à l’aval immédiat de la retenue de la retenue, quelques kilomètres en aval de la restitution, et une sur la Pique. Chaque station sera équipée d’un turbidimètre et d’une sonde de pression (pour obtenir le débit). La donnée obtenue par les turbidimètres sera calibrée par prélèvement d’eau pour différentes conditions de turbidité afin d’obtenir la concentration (g /L). Après analyse des données acquises, nous devrions être en mesure de se représenter le fonctionnement du linéaire fragmenté de la Garonne amont. La thèse devrait être réalisée sur publications et nous communiquerons également aux différents gestionnaires, un document technique récapitulant les préconisations de gestion et d’aménagement du lit et de l’ouvrage de Plan d’Arem.


  • Pas de résumé disponible.