Développement de solutions fondées sur la nature pour les berges de cours d'eau de montagne

Devolpment of nature-based solutions for mountain stream banks

• Auteur / Autrice : Juliette Rousset
• Direction : André Evette
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : MBS - Modèles, méthodes et algorithmes en biologie, santé et environnement
• Date : Inscription en doctorat le 05/09/2022
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale ingénierie pour la santé, la cognition, l'environnement (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Ecosystèmes et sociétés en montagne (Grenoble, Isère, France ; 2018-....)

Mots clés

Mots clés libres

Solutions Fondées sur la Nature

Génie Végétal

Berges de cours d'eau de montagne

Ripisylve

Continuité écologique

Erosion

Nature-based solutions

Bioengineering

Mountain stream banks

Riparian zone

Ecological continuity

Erosion

Résumé

Les territoires de montagnes sont particulièrement propices et vulnérables aux aléas naturels, dont le relief et l'anthropisation accroissent l'importance, principalement crues, laves torrentielles, glissements de terrain, chutes de blocs, et avalanches. Certains de ces aléas pourraient se renforcer en intensité et/ou fréquence avec les changements climatiques. Par ailleurs les ripisylves des torrents et rivières de montagne constituent des milieux fragiles qui accueillent une forte biodiversité et assurent des services écologiques majeurs (ressource en eau, dépollution, usage récréatif, ombrage, corridor écologique…). Les solutions fondées sur la nature permettent à la fois de profiter des fonctions assurées par les ouvrages de génie civil comme la protection contre l'érosion, tout en accueillant les biodiversités végétale et animale et les services écologiques associés. Le génie végétal est une solution fondée sur la nature qui emploie des végétaux vivants dans des ouvrages d'ingénierie construits pour traiter des problèmes liés à l'érosion et aux glissements superficiels. Appliquées aux berges de cours d'eau, ces techniques permettent de contrôler l'érosion tout en accueillant une flore et une faune variées qui assurent les fonctions de dépollution, d'ombrage ou de corridor écologique habituellement assurées par les ripisylves naturelles. Elles apparaissent alors comme un maillon essentiel à l'adaptation face au changement global. Les nombreuses stations de ski installées en haute altitude ont largement fait appel au génie civil pour aménager les cours d'eau, nombre d'entre eux se trouvent aujourd'hui corsetés dans des enrochements et du béton. Conscients des limites environnementales de ces approches les gestionnaires et les pouvoirs publics sont en demande de solutions alternatives à même de restaurer ces milieux. En lien avec un développement des activités estivales en station, une réelle demande sociale apparaît pour un aménagement plus intégré et respectueux de l'environnement de ces milieux d'altitude. Le projet Géni'Alp en France ou des travaux autrichiens ont permis de mettre en place de premiers outils pour développer ces techniques en moyenne altitude, toutefois quasiment aucun retour d'expérience ou élément technique n'existe pour les hautes altitudes où les contraintes d'implantations sont fortes (contraintes hydrauliques avec des vitesses fortes et un transport solide important, contraintes climatiques avec un enneigement prolongé et des températures basses). Ce travail propose de caractériser les structures naturelles de berges de cours d'eau alpins avec une double approche écologique et morphologique, dans l'idée de voir comment ces modèles peuvent être déclinés sous la forme d'ouvrages de génie végétal adaptés aux conditions de ces milieux très contraints. Les données relatives aux caractéristiques hydrauliques et hydrologiques et celles des structures granulométriques et végétales de berges sont croisées. L'objectif est de proposer des types d'ouvrages et espèces adaptés à la fois aux conditions actuelles mais également à celle prévues pour les prochaines décennies. Le deuxième axe vise à caractériser les capacités biotechniques des saules subalpins. Pour cela, des expérimentations in situ en altitude et ex situ en laboratoire à l'INRAE sous différentes conditions climatiques sont menées sur des boutures de six espèces. L'objectif est de caractériser leurs taux de reprise et leurs croissances aériennes et racinaires ainsi que l'effet d'une hormone de croissance sur ces grandeurs. Cette étude permettra de déterminer les espèces et leurs modalités de mise en place les plus efficaces pour les ouvrages de génie végétal. Le troisième et dernier axe se concentre sur le recensement et le suivi des ouvrages déjà mis en place sur ces milieux. L'objectif est d'analyser le développement des ouvrages avec leurs végétations et contraintes spécifiques (vitesses de croissance lentes, perturbations, …). Ce travail constituera un retour d'expérience qui n'existe pas sur ce type de milieu et qui pourra servir de support pour les gestionnaires.

Mountain areas are particularly prone and vulnerable to natural hazards, whose importance is increased by the relief and human activity, mainly floods, debris flows, landslides, block falls, and avalanches. Some of these hazards could increase in intensity and/or frequency with climate change. In addition, the riparian area of mountain streams and rivers constitute fragile environments that host a high biodiversity and provide major ecological services (water resources, depollution, recreational use, shade, ecological corridor, etc.). Nature-based solutions allows to benefit from the functions provided by civil engineering structure such as protection against erosion, while accommodating plant and animal biodiversity and associated ecological services. Bioengineering techniques are nature-based solution that employ living plants in engineered structures built to address erosion and landslide problems. Applied to river banks, these techniques allow erosion control while welcoming a variety of flora and fauna that provide the functions of depollution, shade or ecological corridor usually provided by natural riparian forests. Therefore, they appear as an essential link in the adaptation to global change. The numerous ski resorts installed at high altitudes have largely relied on civil engineering to develop the waterways, many of which are now corseted in riprap and concrete. Aware of the environmental limits of these approaches, managers and public authorities are looking for alternative solutions to restore these environments. There is a real social demand for a more integrated and environmentally friendly development of these high altitude environments. The Géni'Alp project in France and Austrian work have allowed to set up the first tools for developing these techniques at medium altitudes, but there is almost no feedback or technical elements for high altitudes. The aim of this work is to characterise the natural structures of Alpine riverbanks using a dual ecological and morphological approach. The objective is to analyse these structures and see how they can be applied in the form of bioengineering structures adapted to the conditions of these highly constrained environments. Data on the hydraulic and hydrological characteristics and those on the granulometric and plant structures of the banks are cross-analysed. The aim is to propose types of structures and species that are adapted both to current conditions and to those forecast for the coming decades. The second aim is to characterise the biotechnical capacities of subalpine willows. To this end, in situ experiments at altitude and ex situ experiments in the laboratory at INRAE under different climatic conditions are being carried out on cuttings of six species. The aim is to characterise their recovery rates and their aerial and root growth, as well as the effect of a growth hormone on these parameters. This study will make it possible to determine the most effective species and installation methods for bioengineering structures. The third and final part focuses on a technical feedbacks on structures already installed in these environments. The aim is to analyse the development of structures with their specific vegetation and constraints (slow growth rates, disturbances, etc.). This work will provide feedback that does not exist on this type of environment and which could serve as support for managers.