Analyse spatio-temporelle de la morphologie du chenal du Rhône du Léman à la Méditerranée

Spatio-temporal analysis of the Rhone channel morphology from Geneva Lake to the Mediterranean Sea

• Auteur / Autrice : Elsa Parrot
• Direction : Hervé Piégay
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géographie
• Date : Soutenance le 17/12/2015
• Etablissement(s) : Lyon 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences sociales (Lyon ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Gilles Arnaud-Fassetta
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilles Arnaud-Fassetta, Stéphane Rodrigues, Sylvain Reynaud, Michael Bliss Singer, Michal Tal
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gilles Arnaud-Fassetta, Stéphane Rodrigues

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rhône (France)

Échantillonnage environnemental

Restauration écologique

Barrages

Mots clés libres

Rhône

Profil en long

Faciès morphologique

Distribution granulométrique

Protocole d’échantillonnage

Capacité de transport

Extractions

Barrages

Casiers Girardon

Restauration écologique

Rhone River

Long profile

Bedforms

Grainsize distribution

Homogeneous sampling protocol

Transport capacity

Gravel mining

Dams

Girardon groynes system

Ecological restoration

Résumé

Cette thèse étudie l’organisation longitudinale du lit du Rhône français et son évolution depuis plus d’un siècle afin d’améliorer la gestion des sédiments du fleuve. Elle décrit d’abord la complexité géographique, géologique, et hydrologique des 512 km du système fluvial. Les extractions, l’endiguement, la chenalisation et les aménagements hydroélectriques ont simplifié le tracé latéral du chenal, incisé et pavé le fond du lit et appauvri les habitats aquatiques et riverains. La thèse caractérise ensuite plus précisément les dynamiques de fond. Elle repose sur des données bathymétriques de 1897-2010 et sur des données granulométriques issues de plus de 300 prélèvements réalisés dans le cadre de ces travaux sur l’ensemble du linéaire. Un protocole d’échantillonnage homogène a été spécialement élaboré. Les variations altimétriques du lit (zones de stockage-érosion et faciès morphologiques) et sa composition granulométrique (zones pavées ou comblées par des fines) ont été caractérisées afin d’évaluer la mobilité potentielle de la charge de fond, les apports des affluents et l’impact des ouvrages sur les conditions de transport. Il ressort 1) que l’incision du lit est principalement due à la chenalisation, 2) que les aménagements hydroélectriques ont compartimenté le continuum en provoquant le stockage de sédiments fins dans certaines retenues et en favorisant le pavage dans les vieux Rhône à l’aval de Lyon et 3) qu’une dynamique résiduelle subsiste lors de crues majeures avec une remobilisation modérée de la charge de fond. Les données des secteurs les plus pavés ont été intégrées dans un modèle hydraulique 1D permettant de quantifier la capacité de transport et le débit solide et confirmant les résultats précédents. Ces travaux permettent de formuler des recommandations de gestion durable et de restauration écologique du fleuve telles que l’ouverture des vannes de fond en crue, la modification des consignes aux barrages ou la réinjection de graviers.

This thesis studies the French Rhone riverbed longitudinal organisation and its evolution over a century, with a view to improve the management strategy for the sediments. It first describes the geographic, geologic and hydrologic peculiarities of the 512-km long fluvial system. Gravel mining, dikes construction, channelization and dams construction have simplified the lateral pattern of the channel, incised and paved the riverbed and impoverished the aquatic and riparian habitats. The thesis then more precisely characterizes the riverbed dynamics. It relies on bathymetric data collected since 1897 and on grainsize data collected specifically for this study from over 300 samples on the whole 512-km river length. An homogeneous sampling protocol was elaborated on purpose. The vertical bed evolution and grainsize distribution were analysed to assess the riverbed potential mobility, tributaries’ sediment recharge and infrastructures’ impact on sediment transport. It thus appears that 1) riverbed incision is mainly due to channelization, 2) hydroelectric dams partitioned the continuum with the accumulation of fine sediments in some backwaters and the pavement of bypassed reaches downstream of Lyon and 3) a residual dynamic persists during major floods, with moderate gravels transport. The data of paved reaches were used in a 1D hydraulic model to quantify transport capacity and bedload discharge, confirming the aforementioned results. This study helps formulate such recommendations for sustainable river management and ecological restoration as opening slush gates during floods, changing dams management instructions or reinjecting gravel.