Thème 31 - Thème 31-B - Hydrosystèmes fluviaux

Porteurs du projet : Hervé Piégay (CNRS) et  Norbert Landon (Lyon 2)

1. L’équipe

10 EC-C + 3 ITA + 12 doctorants

Enseignants-chercheurs et chercheurs : L. Barthélémy (MC Lyon 3), V. Clément (MC ENS) J. Comby (MC Lyon 3), A. Honegger (CR CNRS), N. Jacob (MC Lyon 2), S. Kermadi (MC Lyon 2), N. Landon (MC Lyon 2), M. Mietton (Pr. Lyon 3), H. Piégay (DR CNRS), L. Schmitt (MC Lyon 2).

Personnels ITA: Vincent Gaertner (AI CNRS), M.L. Trémélo (IE, CNRS), Fabrice Grégoire (IE, ENS-LSH)

Doctorants : S. Dufour (ATER L2, Doct. L3), J. Lejot (Doct. L2), A.J. Rollet (Moniteur, L3), Y. Le Lay (ATER L3, Doct. L3), M. Michalkova (Doc. L3, cotutelle), B. Moulin (Doc. St Etienne), C. Simoncini (Doc. L3, cotutelle), J. Toone (Doc. L3, cotutelle), L. Grosprêtre (Doc. L2), P.Andrianavomahefa (Doc. L3), M. Gareyane (Doc. L3), N. Andriamampianina (Doc. L3).

2. Cadrage thématique et structuration de la recherche au sein de l’équipe

L’équipe propose un projet de recherche centré sur le concept d’hydrosystème. Le milieu fluvial est bien sûr largement abordé mais des travaux touchent également d’autres milieux aquatiques comme les tourbières et les lacs (principalement lac naturel Alaotra à Madagascar et lacs de barrage : Bevava à Madagascar, Lagdo au Cameroun). L’analyse des processus naturels qui s’expriment dans ces milieux est privilégiée mais toujours intégrée dans un questionnement collectif plus large où les notions de territoire et de développement des sociétés sont abordées, ce qui justifie les implications croisées entre différents axes de recherche pour certains d’entre nous dans cette équipe. Par ailleurs, l’approche des processus et des changements contemporains affectant les milieux aquatiques n’est pas uniquement abordée à une échelle très locale mais est réinscrite dans une approche multi-scalaire. Dans ce cadre, la compréhension de l’évolution des bassins versants, de l’occupation des sols et donc de l’histoire des sociétés occupant ces espaces est essentielle pour mettre en lumière les facteurs contrôlant la dérive des systèmes aquatiques. Nous attendons beaucoup des coopérations naissantes entre les chercheurs de l’UMR 5600 et de l’ENS ex-Biogéo pour promouvoir des approches renouvelées sur le thème de l’eau et de la forêt. Par ailleurs, l’équipe est historiquement très liée à celles de Lyon 1 (hydrobiologie) et du Cemagref et inscrira largement son activité dans ce partenariat au sein de la ZABR (Zone Atelier Bassin du Rhône).

Le domaine géographique de l’équipe est préférentiellement le bassin du Rhône (Arve, Valserine, Ain, Leysse, Chéran, Eygues, Drôme, Ouvèze de Privas, Ardèche, Roubion, Doubs, Yzeron, Rhône) mais des travaux sont également conduits dans le bassin du Rhin (plaine alsacienne), en Italie (Rivières Ceccina et Magra), en Corse (Fiume Seccu dans la baie de Calvi), aux Etats-Unis (Sacramento River) ou encore au Cameroun (bassin de la Bénoué), au Sénégal (delta du Sénégal), à Madagascar (bassin du lac Alaotra) et en Indonésie (Bassin du Progo).

Les travaux proposés pour cette nouvelle contractualisation sont centrés autour de 2 thèmes :

• mieux identifier les caractères structuraux et les processus physiques qui caractérisent ces systèmes aquatiques ;
• comprendre les dérives environnementales de ces systèmes sous l’effet des actions humaines, et ce, à l’échelle contemporaine.

L'objectif des travaux est d'aborder le fonctionnement des milieux aquatiques dans un contexte anthropique. Le système aquatique, n’est considéré comme naturel que par les processus qui le régissent (le mouvement des sédiments, les crues qu’il enregistre) mais peut s’exprimer dans un cadre géographique plus ou moins anthropisé et ces mécanismes sont eux-mêmes sous contrôle anthropique. Il est important de savoir comment fonctionne un cours d'eau par exemple, quel est son transport solide, quelle est la sensibilité de ses berges à l'érosion, comment sa géométrie se transforme au cours du temps, avant de faire un lien quelconque qu’il soit causal ou conséquent avec les actions humaines et leur évolution.

Les systèmes aquatiques ont une utilité pour les sociétés, ils ont une valeur sociétale ou culturelle, ils abritent des ressources importantes et assurent des fonctions. De fait, les travaux entrepris visent à comprendre les dynamiques naturelles et leur évolution de manière à savoir si celles-ci permettront de satisfaire les besoins futurs ou au contraire s’il convient d’imaginer de nouvelles formes de gestion. L’analyse structurale de ces milieux permet d’aborder par exemple la question de la diversité des habitats écologiques, et de comprendre comment celle-ci peut se maintenir au cours du temps. De fait, des travaux ont été engagés pour répondre aux questions de préservation et de réhabilitation de certains milieux. Peut-on réparer? Peut-on transformer de manière à ce que ces milieux puissent à nouveau assurer certaines fonctions ? Une partie des travaux engagée s’inscrit dans le champ thématique de l’ingénierie écologique. Les systèmes aquatiques sont également des zones à risques où le développement des sociétés humaines trouve certaines limites. Etudier les processus qui régissent ces milieux permet également d’aborder les différentes formes de danger impliquant des dynamiques naturelles et qui conduisent les sociétés à prendre différentes mesures pour s’en prémunir : érosion des berges, incision du lit et déstabilisation des ouvrages, obstructions des ouvrages et inondations liées aux embâcles de bois, inondations induites par des glissements de terrain ou par le dépôt des sédiments en transit. .

Il s'agit de prendre en compte les conséquences de ce fonctionnement, éventuellement de sa dérive, sur les activités humaines. En tirant partie de ces milieux pour satisfaire certains besoins, les sociétés humaines ont pu être amenées à les dégrader au risque de ne plus pouvoir satisfaire leurs besoins. Une partie des travaux vise ainsi à comprendre pourquoi et comment les systèmes aquatiques évoluent à la suite d'actions humaines. Il s'agit de mettre en évidence ce que l'on nomme des impacts anthropiques, c'est-à-dire des actions humaines, qu'il s'agisse d'un aménagement, d'un entretien, d'une restauration, ou de la gestion d'un milieu, entraînant une modification de sa structure et de son fonctionnement. Il s'agit d'identifier l'ensemble des facteurs de causalité, de les hiérarchiser, de les caler aussi bien dans le temps que dans l'espace, de mettre en évidence ou non un décalage temporel entre la période durant laquelle se manifeste le facteur de causalité et le moment où s'exprime le changement, ce que l’on appelle un temps de relaxation. L’ancienneté de certains milieux anthropisés nécessite d’établir des liens avec les travaux conduits en géo-histoire notamment sur les cours d’eau et leur bassin-versant. En effet, l'impact anthropique est multiple et pour comprendre l'évolution des systèmes aquatiques il est bien souvent nécessaire de travailler à différentes échelles de temps et à différentes échelles spatiales.

Plusieurs champs thématiques sont ainsi identifiés comme structurants :

• la compréhension des mécanismes naturels dans l’enchaînement amont-aval des processus de genèse et de transfert des flux (liquide et solide). Sont ici abordées spécifiquement la question de la répartition spatiale et temporelle des précipitations, celle des transferts hydrologiques et de leur évolution dans le temps long en liaison avec les modifications d’occupation des sols (zones péri-urbaines et urbaines, milieux forestiers,), la question de l’érosion surfacique, des transferts sédimentaires et des changements géomorphologiques, la question liant forêts et transferts hydrologiques, sédimentaires et organiques ;
• la mise en lumière de la structure spatiale des systèmes aquatiques (évolution longitudinale des fonds de vallées et des lits fluviaux, comprenant les styles fluviaux, la morphologie et la structure granulométrique, à l’échelle des réseaux hydrographiques) afin de comprendre comment évoluent et s’organisent les biocénoses. L’étude du lien entre structure géomorphologique et habitats (piscicoles, benthiques, hyporhéiques) sera privilégiée dans ce nouveau projet, en s’appuyant notamment sur les plates-formes « image » et « sédimentologie » en cours de constitution.
• l’impact des actions humaines sur les systèmes aquatiques. Il s’agit ici d’aborder la question des changements contemporains et d’identifier par des analyses rétrospectives et comparatives l’importance respective des différents facteurs à l’origine de ces changements en essayant de dissocier les phénomènes naturels liés à l’évolution du climat et les actions humaines s’exprimant à différentes échelles spatiales.
• l’aide à la gestion des milieux aquatiques. Il s’agit ici, en s’appuyant notamment sur les démarches décrites plus haut, de développer des démarches méthodologiques permettant de mieux gérer les systèmes aquatiques, voire de les restaurer. L’implication de l’équipe dans le suivi d’actions de restauration est un point fort qui va encore se renforcer dans les années qui viennent. Par ailleurs, dans le cadre de la mise en œuvre de la Directive Cadre sur l’Eau, un programme d’actions est à construire pour 2009 afin que les cours d’eau puissent atteindre un bon état écologique. Dans ce cadre, des enjeux scientifiques ont été identifiés dans le cadre de la ZABR.

L’ensemble de ces thèmes sera développé au §3. Ces recherches ne peuvent pas être dissociées de celles conduites dans le cadre des équipes de l’UMR, à savoir  notamment « Géo-histoire » (spécifiquement 31), « Eau et territoire » ou encore « Ville et environnement » (transversales 31-39) qui contribuent très largement à la compréhension du fonctionnement physique et de l’évolution des contextes socio-économiques des hydrosystèmes. Les liens seront développés dans le §6.

3. Le projet scientifique 

Sous-thème A - comprendre les mécanismes naturels dans l’enchaînement amont-aval des processus de genèse et de transfert des flux

 A-1.Comprendre le lien entre occupation des sols et hydrologie

Hydrologie et climatologie
Comprendre le lien entre précipitations, forêt et écoulements, passe inévitablement par une bonne caractérisation des précipitations. La plupart de nos sites feront donc l’objet d’une étude climatique pour identifier et caractériser des régions pluviométriques homogènes. Une étude statistique à un pas de temps mensuel voire décadaire permettrait la définition des événements pluvieux intenses qui ont un rôle déterminant dans les phénomènes de ruissellement. L’évaluation de leur fréquence permettrait de connaître la distribution temporelle du risque climatique et de le confronter aux pratiques et aux autres facteurs de vulnérabilité intrinsèque. L’étude de l’influence du couvert végétal sur de tels événements et des pratiques forestières devient alors un enjeu majeure tant du point de vue de la gestion des risques que de la ressource en eau. L’implication de Saida Kermadi et Jacques Comby au sein de cette équipe permettra de caractériser ces processus en lien avec les changements hydrologiques et morphologiques enregistrés à l’aval.

Hydrologie et urbanisation dans le bassin versant de la Leysse à Chambéry
Il s’agit ici de caractériser la structure et le fonctionnement (relations pluies-débits) des différents sous-bassins versants de la Leysse en amont de Chambéry. Le risque hydrologique est important sur cette agglomération située au pied d’une moyenne montagne fortement exposée aux perturbations d‘Ouest en général, aux précipitations hivernales de redoux tombant sur un tapis neigeux en particulier. Par ailleurs, la Leysse, qui traverse la ville en son cœur, est canalisée dans un tunnel, dont le dimensionnement hérité du début des années soixante, ne prend évidemment pas en compte les modifications d’occupation du sol en amont de la cité. Les « blaches » incultes et les marais, dont le rôle de tampon hydrologique était manifeste, sont devenus en fait des terres convoitées par les promoteurs, transformées en lotissements et zones industrielles dont les coefficients de ruissellement sont très élevés.

Ce bassin versant (310 km2) est suivi depuis plus de dix années par différentes stations limnimétriques  (2 limnigraphes, 2 centrales de saisie automatique encore fonctionnelles). Ce suivi a donné lieu à plusieurs mémoires de maîtrise, DEA, thèses et publications. Il sert de cadre également aux stages de formation à la recherche par la recherche (hydrométrie) pour les étudiants de Master. En l’absence à ce jour de doctorant, un simple rôle de veille est assuré. Le dispositif expérimental même allégé reste en place. Il est hautement probable que la recherche soit relancée sur ce site à l’horizon du démarrage de l’UMR en 2007.

Hydrologie et effet du reboisement contemporain
De nombreux travaux ont souligné un tarissement sédimentaire à l'échelle contemporaine, celui-ci s'accompagnant d'une réduction des pics de crue en relation avec le changement climatique marquant la fin du Petit Age Glaciaire et le reboisement des montagnes. Néanmoins, les données permettant de valider ce second point sont ténues, les séries hydrologiques sont relativement courtes, et contradictoires.

Une étude des chroniques hydrologiques les plus longues (Barcelonnette sur l'Ubaye, Luc-en-Diois sur la Drôme, Rhin à Bâle) a ainsi démarré de manière à mieux caractériser les changements hydrologiques, notamment la saisonnalité des crues, la fréquence des crues morphogènes et non plus des seuls pics annuels, ou encore la forme des hydrogrammes. Cette question est importante dans la mesure où elle pose deux problèmes : (a) le seuil au delà duquel les reboisements ont un effet sur les pics de crue et (b) la variabilité géographique des changements climatiques touchant notre territoire au cours du 19ème siècle. Ces travaux sont abordés en coopération avec M. Rinaldi de l’université de Florence. Paola Fallace, doctorante, a séjourné 4 mois dans le laboratoire au cours du printemps 2003. Elle a analysé les chroniques en s’appuyant sur la démarche méthodologique que nous avons développée (Piégay et al., 2003).

Il semble que le reboisement du milieu du 20ème siècle ait un effet sur la forme des hydrogrammes non seulement à la station de Luc-en-Diois sur la Drôme également à celle du Pont de la Tune sur l’Eygues. La limite septentrionale de la zone méditerranéenne semble très mouvante au cours du siècle. En effet, on constate un très net changement du régime des crues entre la première moitié et la seconde moitié du 20 ème siècle sur les stations de Luc-en-Diois sur la Drôme, de Pont de la Tune sur l’Eygues, de Serres sur le Buëch et de Barcelonnette sur l’Ubaye alors qu’aucun changement n’apparaît sur les stations plus septentrionales (Fier par exemple) ou plus méridionales (Aude notamment). L’effet du boisement sur le régime des crues étant démontré, des travaux complémentaires vont débuter pour mieux interpréter les débits d’étiage. La question de la ressource en eau en période estivale est en effet aujourd’hui très importante, notamment sur les cours d’eau du Diois et des Baronnies.  L’eau et les forêts ne peuvent pas être gérées indépendamment. Mieux comprendre le rôle de celles-ci sur les écoulements de crue et d’étiage est ainsi un enjeu important. Cette réflexion sera au cœur du programme Life-Environnement que nous avons engagé en partenariat avec l’ONF et des institutions suédoises et anglaises (Programme accepté en juin 2003 et devant se dérouler jusqu’en 2007). Plusieurs des sites expérimentaux mis en place dans le cadre de ce programme seront maintenus ultérieurement afin d’inscrire nos observations dans un pas de temps d’observation de plusieurs années. Ces sites permettront également d’effectuer des observations portant sur les entrées sédimentaires, thème plus spécifiquement abordé au § suivant.

Pour comprendre les liens entre l’occupation du sol, son organisation spatio-temporelle et le phénomène de crue, les données acquises par télédétection constituent une source d’informations incontournable. La fréquence des acquisitions, la variété des capteurs et de leur résolution apportent des réponses adéquates. Bien que l’archive satellitaire ne permettant pas une étude temporelle de plus de trois décennies, l’image a fait ses preuves dans la cartographie des unités spatiales, et ce, en affinant sa résolution. Son intégration dans une base de données géographique permet d’envisager des analyses spatio-temporelles plus complexes. L’image servira non seulement à faire un diagnostic exhaustif à un instant t, à représenter les dynamiques actuelles et passées, mais elle aura également un caractère prospectif pour simuler des scénarii de gestion du milieu en extrapolant les tendances observées ou en tenant compte de certains choix formulés par les acteurs.

A-2. Erosion, transferts sédimentaires et changements géomorphologiques

Recherches à l’échelle de petits bassins versants sur l’hydrodynamique de surface et la conservation-restauration des sols (région du lac Alaotra, Hautes Terres de Madagascar)
Deux thèmes de recherche ont été engagés en liaison avec le projet BV Lac du CIRAD à Ambatondrazaka (Resp. P.Grandjean) : a) Mise en évidence de l’impact des nouvelles pratiques agro-écologiques sur le ruissellement et l’érosion : la réhabilitation des terroirs de tanety sur les hautes terres malgaches, b) La sédimentation dans un lac de barrage : les relations pluie-débit-sédimentation dans le bassin versant du barrage de Bevava (région de l’Alaotra. Hautes Terres de Madagascar).

Les graminées fourragères stolonifères du genre Brachiaria introduites par le CIRAD (L. Séguy) depuis le Brésil ont fait leur preuve du point de vue agronomique. Beaucoup d’espoir est fondé à ce jour sur leur diffusion, surtout en milieu de collines (tanety), perchées au-dessus des fonds de vallée rizicoles. Ces Brachiaria permettent de fournir une quantité de biomasse très importante, même dans des sols très peu fertiles (au niveau physique et / ou chimique). Leurs capacités de restructuration sont très importantes, elles sont beaucoup mieux adaptées que des légumineuses annuelles (niébé, mucuna) pour revégétaliser des sols de tanety dégradés. Elles constituent enfin d’excellents fourrages, particulièrement appétés par les zébus. L’objectif est désormais de quantifier leur comportement en matière d’hydrodynamique de surface (frein au ruissellement et à l’érosion, drainage interne).

Deux bassins versants appariés, de petite taille (1,5 ha), strictement contigus, identiques du point de vue physiographique (sols, pente, couverture végétale jusqu’à ce jour), bénéficiant des mêmes pluies sont mis en place. L’un des deux bassins est le bassin témoin, qui ne subira aucun changement au cours d’une expérimentation qui doit se prolonger durant trois ou quatre ans. L’autre bassin est le bassin expérimental, qui sera traité suivant les pratiques nouvelles, en particulier l’introduction de graminées du genre Brachiaria, seules, puis associées à des cultures (manioc).Pour chaque événement pluvieux, on comparera les réponses hydrologiques (ruissellement, érosion, drainage interne). L’écart de comportement en termes de bilan hydrologique témoignera ainsi de l’impact de ces nouvelles pratiques. Les termes du bilan seront suivis selon des méthodes classiques (limnimétrie, cuve avec déversoir taré, lysimétrie, centrale de saisies automatique Cimel pour les facteurs climatiques).

Le barrage de Bevava dans la vallée Marianina au sud-est d’Ambatondrazaka est une pièce essentielle du dispositif de l’hydraulique agricole régionale puisqu’il sert à alimenter plus de 3000 ha de rizières. Mais sa durée de vie dépend d’une vitesse de comblement qu’il faut donc préciser. Par ailleurs, le lac de ce barrage peut permettre de tester les relations pluie-débit-sédimentation à l’échelle d’un bassin de 76 km2. Le bassin versant à l’amont du lac de retenue a un statut de zone protégée depuis les années soixante. Théoriquement suivie par le Service des Eaux et Forêts, la zone reboisée du bassin versant est mise à mal par les feux de brousse et l’ouverture de nouveaux champs. Il s’agit donc de proposer de nouvelles modalités de gestion forestière, acceptées des populations locales (choix des espèces, calendrier de coupes, bénéfices pour les collectivités locales, participation financière et de main d’oeuvre des groupements d’irrigants installés en aval ...).

La sédimentation est estimée à partir de levés topométriques comparés du fond de la retenue du barrage (échosondage). Le levé de référence est un levé fait par l’ORSTOM à la fin des années quatre-vingt. Les facteurs d’entrée du bilan hydrologique sont les précipitations enregistrées sur 6 postes dont 3 pluviographiques, permettant de préciser intensités instantanées maximales, intensités-durées, indice d’agressivité de chaque événement pluvieux. Les sorties sont les prélèvements pour l’irrigation et la demande évaporatoire, connue par interpolation des données des stations synoptiques les plus proches. Les variations de cote du plan d’eau sont enregistrées (limnigraphe) permettant d’estimer les apports en eau de la rivière Sasomangana. Des enquêtes détaillées et aussi un recensement de la population permettent de connaître les effectifs de population résidant sur le bassin versant et les pratiques de gestion du milieu (agriculture : riziculture, cultures sèches ; élevage ; feux de brousse ). Les zones sources des sédiments (lavakas, berges, plaques de sols nus) sont recensées à partir d’une interprétation diachronique des P.V.A. et des images satellitales.

Ces recherches ont été entreprises récemment dans le cadre d’un Programme CIRAD-AFD d’aménagement intégré de la région du lac Alaotra : octobre 2004 ; fin du projet : 2008-2009. Deux missions de consultance ont déjà été effectuées (oct. 2004, juin 2005). L’équipe de recherche est sous encadrement de M. Mietton et en collaboration avec les chercheurs du CIRAD et de BRL Madagascar. Le Projet souhaiterait une participation régulière sous forme de deux missions annuelles. D’ores et déjà, deux étudiantes de master (J. Erismann et F. Bonnier) travaillent sur financement du Projet (mission de reconnaissance de 15 jours en saison pluvieuse et mission de travail de terrain de près de 3 mois durant la période juin-août). Un post-doc., E. Grisorio, a été sollicité durant deux mois pour des traitements de données (SIG, MNT, PVA). Deux doctorants malgaches sont inscrits sous la direction de M. Mietton, l’un, P. Andrianavomahefa (1ère inscription en 2004), Ingénieur du Génie Rural et des Eaux et Forêts, boursier (WWF), l’autre (N. Andriamampianin, 1ère inscription en octobre 2005, chargé de recherche au Centre de recherche agronomique malgache FOFIFA) a obtenu un détachement à temps partiel et sollicite une bourse auprès de la Coopération française.

Bassin de l’Ardèche
Les vallées cristallines du bassin versant de l’Ardèche et de ses affluents ont été étudiées sous l’angle des dynamiques actuelles et de leurs rapports avec les héritages de la dernière période froide. Le travail a été mené dans le cadre d’une collaboration financée par le programme franco-belge Tournesol et a associé deux chercheurs de l’Université de Liège, F. Petit, Professeur et F. Gob (doctorant) et deux chercheurs français, J.-P. Bravard et N. Jacob (alors doctorant, UMR 8691). Les recherches ont été l’occasion de mettre en évidence le rôle des héritages alluviaux de la dernière période froide dans la réalimentation des lits au cours des grandes crues. Les processus de déstabilisation du matériel qui compose les bancs ont été étudiés grâce à la méthode lichénométrique et à l’évaluation des puissances spécifiques, ce qui a permis de proposer une relation puissance-taille pour la mise en mouvement des particules très grossières. On a pu démontrer l’enfoncement des chenaux dans les hautes vallées, conséquence d’une réduction des apports latéraux et d’une raréfaction des crues déstabilisatrices. Par ailleurs, il a été possible de proposer une estimation de la vitesse de transmission de la charge de fond d’amont en aval à partir de l’étude lichénométrique des bancs caillouteux. Ces conclusions ont notamment pu nourrir une réflexion sur l’évolution à plus long terme de ces organismes torrentiels.

Dans le cadre de cette collaboration scientifique, les recherches sur les bassins-versants au contact Cévennes-hautes terres seront poursuivies dans les deux années à venir. Elles visent à restituer le comportement de ces lits caillouteux au PAG, le rôle de la fourniture sédimentaire par les versants, d’évaluer la vitesse de transmission de la charge de fond et les volumes en jeu. Par la suite, les recherches seront orientées vers la question de la qualité des milieux des lits caillouteux.

Bassin de la Drôme
Dans le cadre de la Zone Atelier, des travaux vont être mis en œuvre en matière de transport solide sur la Drôme en relation avec les collègues du CEMAGREF de Grenoble (D. Richard) afin de mieux prédire le transport solide compte tenu des conditions d’écoulement et des caractères morphométriques, lithologiques et forestiers des sous-bassins et de confronter les résultats des modèles hydrauliques avec les résultats acquis lors de l’observation des événements. Ce travail s’inscrit dans un programme LIFE-Forests for Water qui se terminera en février 2007. Cela permettra de mieux évaluer la faisabilité de la recharge sédimentaire par une modification des pratiques forestières, mieux évaluer les transferts vers l’aval d’une charge sédimentaire injectée à en un point donné pour pondérer le déficit sédimentaire affectant un autre secteur. Il est en effet possible que, compte tenu de la géométrie de la section de transfert et du régime actuel de crue, le tronçon ne soit pas capable d’exporter cette charge et s’exhausse, augmentant ainsi localement le risque d’inondation sans satisfaire les objectifs initiaux de recharge sédimentaire aval. Il s’agit là d’une extension des travaux de thèse de F. Liébault visant à tester la faisabilité de nos propositions, parfois originales mais peut être utopiques ou inapplicables.

Grèce du Nord
Une collaboration a été amorcée, au mois d’octobre 2004, entre N. Jacob (LRGE-UMR 5600), et L. Lespez (GEOPHEN-UMR, LETG 6554 CNRS, Université de Caen) en vue d’étudier des systèmes lacustres et fluviaux du nord de la Grèce. Un travail de reconnaissance préalable a été effectué sur le terrain entre le 7 et le 11 mars 2005 au cours duquel les futurs sites de recherche ont été définis : bassin lacustre du Strymon et organismes torrentiels affluents, cours du Xéropotamos, gorges et delta du Nestos. Les bassins du Nestos et du Strymon feront l’objet de cette étude à partir de l’automne 2005 et du printemps 2006. L’étude des processus actuels dans les organismes torrentiels doit déboucher sur une meilleure connaissance des modalités de la fourniture de la charge grossière et des fractions sableuses aux talwegs principaux et aux cuvettes lacustres et palustres. Ces connaissances sur les processus actuels seront intégrées à une réflexion concernant l’évolution à plus long terme de ces bassins : couplage versants-lits fluviaux au cours des derniers siècles et des derniers millénaires par le biais d’une étude géoarchéologique des stratigraphies .

Le travaux projetés dans le bassin du Nestos et la cuvette du Strymon doivent s’étaler sur plusieurs années. La première phase qui se concentrera sur les processus actuels et les conditions dynamiques sera suivie de recherches sur les facteurs de l’évolution des paysages. A moyen terme, un des objectifs est de pouvoir disposer d’un corpus de données assez nombreuses en ce qui concerne la dynamique des bassins-versants de rivières caillouteuses (mode de fourniture sédimentaire, vitesse de transmission de la charge, vitesse de l’incision...).

Les transferts de bois mort
Les travaux antérieurs ont permis de faire le lien entre les accumulations de bois mort et les formes fluviales. L’objectif est maintenant de mieux connaître les flux de bois. Quand entrent-ils dans le cours d’eau ? Quel volume transite-t-il ? Les bois morts résident-ils dans le chenal ou sont-ils préférentiellement exportés ? Y-a-t-il de grandes différences en termes de production d’un bassin à l’autre? Il s’agit ainsi d’étudier la mobilité du bois mort dans les systèmes fluviaux. Bien comprendre quel est le temps de résidence des embâcles dans le chenal est également un enjeu. Cela a une importance au niveau écologique et en terme de gestion. Les propositions de préservation des embâcles à des fins de valorisation écologique seront différentes selon que l’on dispose de structures, pérennes sur une période de temps donnée, ou au contraire très éphémères et très variables inter-annuellement.

Plusieurs coopérations sont en cours avec des collègues français (Métivier, Pr à l’IPG de Paris ; Delacourt, Pr à l’univ. de Brest ; C. Oberlin, Labo C14 Lyon) et étrangers (A. Roy, Montréal, C. Hupp, USGS, Reston) ainsi qu’avec des gestionnaires et des collectivités locales (CNR, EDF, CNR, Agences de l'Eau, Région Rhône Alpes). Un projet financé par l’INSU et coordonné par N. Landon vient d’être retenu. Il s’agit de faire porter la réflexion sur les entrées de bois, et ce à des échelles spatiales plus larges que celles abordées actuellement.  Le programme se propose de mieux comprendre la dynamique spatiale et temporelle du bois mort dans un tronçon fluvial. En s’appuyant sur deux tronçons fluviaux, l’Ain et l’Isère et des chenaux expérimentaux (laboratoire et système proglaciaire) sur lesquels notre équipe dispose déjà de données permettant de caler les protocoles d’étude, l’objectif est de déterminer : a) l’origine géographique du bois par un traçage géochimique du bois, b) le temps de rétention de ce bois dans le chenal par des datations au C14 et un suivi interannuel fin des accumulations, c) la distribution spatiale au sein d’un chenal des formes et les volumes d’accumulation de bois et son évolution au cours du temps en fonction de la dynamique morphologique du lit par des suivis annuels par imagerie haute résolution (levés Lidar couplés à des images Quickbird)  couplés à des mesures de calage sur le terrain, et d) un suivi par fréquence-radio d’arbres en place introduits par érosion de berge et sur lesquels ont été implantés des PIT tags (transpondeurs intégrés passifs) permettant de déterminer leur temps de transfert et leur fréquence plusieurs kilomètres à l’aval du site-source (arrivé de B. Mac Vicar au printemps 2006 pour un post-doc de 2 ans).

Ce programme repose ainsi sur des techniques innovantes, jamais mises en œuvre pour caractériser ce type de flux, assurant à l’équipe des articles originaux avec un fort potentiel de citation. Le projet est inter-disciplinaire et combine analyse in situ et expérimentation, suivi à pas de temps court (l’échelle d’une crue) et suivi pluri-annuel. Les démarches ont été testées auparavant et leur faisabilité est donc bien évaluée.

Sous-thème B - Structure spatiale des systèmes aquatiques

L’objectif de ce champ thématique est de comprendre et de décrire la structure spatiale à l’échelle de tronçons fluviaux ou de réseaux hydrographiques des formes fluviales et des fonctionnements afin de faire le lien avec les communautés vivantes. Plusieurs projets sont en cours de réalisation dans ce cadre.

B – 1. Classification hydro-géomorphologique des cours d’eau

Un modèle de sectorisation et de classification hydro-géomorphologique des cours d’eau a été élaboré et testé avec succès sur l’Yzeron dans le cadre des programmes ECODYN (programme ECCO du CNRS) et GEREHPUR (programme thématique de la Région Rhône-Alpes, mémoires de maîtrise et de DEA, respectivement, de L. Valette et K. Valin). Les résultats sont en cours de publication. Ce modèle fait appel à des variables aisées à obtenir sans campagne de terrain. Ces variables se rapportent aux bassins versants (type d’unité naturelle drainée), aux fonds de vallée (pente, largeur), au tracé en plan (style fluvial, sinuosité), mais aussi aux héritages géomorphologiques (paléo-dynamique fluviale…). Dans un second temps, des données morphodynamiques sont collectées sur le terrain pour valider et, le cas échéant, améliorer la typologie par des analyses statistiques multivariées, ainsi que pour caractériser le fonctionnement hydro-géomorphologique de chaque type de cours d’eau. Ce type d’approche s’avère particulièrement important dans toute étude écologique des systèmes aquatiques à l’échelle des réseaux hydrographiques, comme les programmes ECODYN et GEREHPUR portant notamment sur les impacts de l’urbanisation sur les systèmes aquatiques dans le bassin de l’Yzeron (collaboration avec le Cemagref de Lyon).

L’approche consiste maintenant à tester le modèle dans d’autres bassins pour en améliorer la robustesse. Par ailleurs, nous chercherons à automatiser sous SIG ARCGIS les procédures de caractérisation, sectorisation et classification de fonds de vallée. Pour cela, des rapprochements avec l’Université de Liège (E. Hallot) et l’Agence de l’Eau Seine-Normandie (H. Andriamahefa) sont envisagés.

Enfin, cette approche pourra être mise en œuvre en relation avec les travaux qui suivent portant sur les sédiments grossiers, car il est clair que la granulométrie des sédiments grossiers dépend fortement, à l’échelle du réseau hydrographique, de la morphologie des fonds de vallée et la morphodynamique fluviale. Ceci permettra notamment de mieux comprendre l’origine des sédiments grossiers (reprises alluviales, affluents, versants latéraux, héritages géomorphologiques…). 

B – 2. Agencement de la granulométrie et de la morphométrie des galets à l’échelle des réseaux hydrographiques
Comprendre comment s’organisent la granulométrie et la morphométrie des galets dans l’espace a fait récemment l’objet de développements méthodologiques par imagerie au sein du laboratoire. Suite à ces premiers travaux, des bases de données portant sur la granulométrie et la morphométrie ont été constituées sur le Progo en Indonésie (environ 10 000 particules étudiées – PICS de F. Lavigne), sur le Bez (7 000 particules X 2 missions), sur l’Ouvèze de Privas (2 000 particules) ou encore sur l’Ain (près de 15 000 particules également). Ce type d’approche est engagé de manière à avoir des observations à petite échelle, à l’échelle de longs tronçons fluviaux (plusieurs dizaine de km) ou de réseaux hydrographiques et identifier les sources sédimentaires, les conditions de transfert de la charge et les sections ou sous-bassins homogènes d’un point de vue structural.

L’objectif sur l’Ouvèze (Programme Life Forests for Water) est d’analyser finement la géographie des atterrissements, leur cortège granulométrique, morphométrique et pétrographique. L’origine géographique de la charge en transit est un élément-clé de la politique locale en faveur de la diminution des flux solides. Doit-on intervenir sur l’ensemble du bassin ou bien n’est-il pas plus pertinent de concentrer ses efforts sur les versants les plus productifs en matière d’entrée sédimentaire ? La diversité géologique du bassin de l’Ouvèze doit permettre une telle approche en s’appuyant notamment sur les techniques de l’imagerie déjà expérimentées en Indonésie et sur le Bez. Dans ce cadre, l’objectif  est de réaliser sur une centaine de stations (géo-référencées par GPS) et réparties sur tout le réseau hydrographique, un comptage de particules constituant les bancs de galets afin de déterminer la taille médiane, la lithologie présente (fréquences), et l’indice d’angularité (rapport entre le périmètre de la particules et le périmètre de l’ellipse théorique s’ajustant sur la particule) qui est un indicateur de la distance parcourue par cette même particule.

Sur le bassin du Bez (230 km2, 50 km de cours d’eau permanents), 70 stations ont également été étudiées à la fois d’un point de vue géomorphologique et écologique en 2003 en partenariat avec les collègues hydrobiologistes de Lyon 1 (Programme IFB coord. par D. Pont, Programme Régional coordonné par H. Piégay) et une nouvelle campagne vient d’être réalisée. Il s’agit de tester l’hypothèse d’une liaison entre la dynamique fluviale et la distribution des chabots à l’échelle du réseau par des mesures couplées des variables physiques locales, de la morphologie fluviale (type de vallée), de la dynamique sédimentaire (incision versus exhaussement du lit, granulométrie et morphométrie des particules comme indicateur des conditions de transport solide) et de l’occurrence des poissons. A l’échelle de ce réseau, les structures géomorphologiques sont bien lisibles. Il existe un gradient granulométrique et morphométrique longitudinal complexifié par des différences régionales, une partie du bassin assurant l’essentiel de la production et du transfert sédimentaire. Cette structuration du réseau influence in fine les conditions d’habitat et la distribution des espèces piscicoles. A l’échelle régionale, la plasticité des traits d’histoire de vie, les contraintes imposées par la structure en réseau des systèmes fluviaux sur la fragmentation des habitats, les processus de dispersion (connectivité) et les interactions biotiques sont des facteurs clés du maintien des populations. Des approches écologiques à l’échelle des réseaux hydrographiques sont nécessaires pour comprendre le fonctionnement des populations piscicoles et élaborer les modes de gestion apte à promouvoir un « bon état écologique ». Le modèle biologique choisi est une espèce de poisson benthique, le chabot, (Cottus gobio), en raison de ses caractéristiques biologiques bien adaptées (espèce cryophile de petite taille, sédentaire) et de sa sensibilité aux perturbations anthropiques. Par ailleurs, la crue des 2 et 3 décembre 2003 a fourni l’occasion d’évaluer les conséquences d’un épisode hydrologique exceptionnel (débit moyen journalier de 114 m3/s le 2/12) dans des cours d’eau présentant encore des capacités de charriage importantes. Les résultats des ichtyologues démontrent un impact très sévère sur les populations de Chabot. Le dépouillement de notre seconde campagne permettra de voir si les structures géomorphologiques évoluent au cours du temps et si cela peut être en lien avec la distribution actuelle du Chabot.

B – 3. L’approche à l’échelle des tronçons fluviaux : l’Ain et la Drôme

Une analyse granulométrique détaillée (109 bancs) a permis de déterminer la localisation actuelle du front d’érosion progressive sur l’Ain. Pour chaque banc, seules les granulométries les plus grossières de têtes de bancs ont été échantillonnées afin de pouvoir procéder à une comparaison longitudinale des données. La répartition de la taille des sédiments nous a permis d’identifier 4 tronçons géomorphologiquement distincts en termes de structure et d’évolution. Les résultats indiquent que nous assistons depuis le début des années 1963 à une diminution accélérée de la charge de fond probablement liée à la construction du barrage d’Allement (1958-1960). Cette diminution n’est pas générale sur toute la basse vallée mais concerne un secteur amont de plus en plus étendu. Suite à ces premiers travaux, il a été possible de mieux identifier les phénomènes d’ajustement et de préconiser une recharge sédimentaire sur le secteur le plus amont. Par ailleurs, cela a permis également de caler une démarche ichtyologique dans le cadre du programme régional (H. Persat). Il s’agit de réaliser une première description de l’état général de l’ichtyofaune locale au droit des deux secteurs de référence de Varambon, zone d’incision par manque de sédiments, et de Gévrieux, zone où le transit sédimentaire s’effectue encore. Un inventaire plus précis des populations de salmonidés est également en cours, ainsi que le dénombrement et la caractérisation de leurs frayères. Une description statistique des structures d’habitat à l’échelle des deux secteurs est également prévue. L’objectif est double : i) tester les différences populationnelles en fonction des conditions morphologiques imposées par le barrage, ii) tester à plus long terme l’effet de la recharge sédimentaire sur ces mêmes populations.

L’objectif sur le tronçon Luc-Recoubeau sur la Drôme est également d‘examiner la réponse de biocénoses aux changements des caractéristiques physiques correspondant au gradient d’incision d’un lit fluvial, entre un stade en tresses et alluvionnaire et un stade à lit rocheux incisé. Là encore il s’agit de lier structures spatiales des formes fluviales et organisation des biocénoses mais nous concentrons nos efforts sur les macro-invertébrés benthiques. Les questions spécifiques de recherche sont : (1) Y’a-t-il des différences distinctives dans la composition de la communauté benthique et/ou leur abondance entre des tronçons incisés et des tronçons alluviaux ? (2) Y’a-t-il des communautés originales dans les tronçons écotonaux, de transition et, si oui, quelles relations ont-elles avec les communautés trouvées dans les tronçons incisés et les tronçons alluviaux? (3) Jusqu’à quel point peut-on expliquer chaque unité biotique observée par les différences dans les caractéristiques physiques statiques (morphologie, substrat) et dynamiques (stabilité des sédiments, hydraulique) des différents tronçons, et par la distribution des types de micro-habitats qui en résulte ?

L’intérêt que l’équipe porte depuis longtemps à la zone, ainsi que la subvention acquise précédemment par S. Rice dans le cadre du NERC anglais a permis de fournir une bonne information géomorphologique de base sur le tronçon étudié en 2003. Même si une reconnaissance de terrain complémentaire est encore nécessaire pour apporter certains éléments sur la géomorphologie, mieux caler notamment les discontinuités spatiales entre les tronçons homogènes, le principal objectif du groupe dans ce programme est d’échantillonner des communautés macro benthiques et leurs habitats physiques. En utilisant les techniques et les protocoles standards, l’échantillonnage des macro-invertébrés devra être effectué deux fois par an (pour caractériser la variabilité saisonnière) pour chacun des 70 emplacements identifiés le long du secteur étudié. Sur chaque station échantillonnée, le contexte physique sera caractérisé (mesures de vitesse, pH, conductivité, niveau d’eau et température). La granulométrie fera l’objet d’une démarche spécifique et relativement lourde. Un échantillonnage de surface sera d’abord réalisé en s’appuyant sur le protocole de Wolman.  Des échantillons de sédiments seront également réalisés en sub-surface (20 premiers cm de la couche sédimentaire) grâce à un échantillonneur de type McNeil sur une 30ène de stations. Jules Toone, doctorante en cotutelle (Lyon 3 – Loughborough) vient de démarrer sa thèse dans ce cadre. Une demande d’accueil de S. Rice sur un poste de chercheur étranger a aussi été faite ce printemps pour 2006. Un projet Alliance a également été déposé.

Sous-thème C -   L’impact des actions humaines sur les systèmes aquatiques

C – 1. Comprendre les effets des actions humaines sur les transferts de sédiments et les formes fluviales
La collaboration franco-belge a été poursuivie sur les cours d’eau de la bordure orientale du Massif central (Vivarais et Velay). Une campagne de terrain a été effectuée du 1er au 6 juin 2005 en Haute-Loire et en Ardèche. Elle visait notamment à analyser les effets de l’aménagement des cours d’eau sur le transit sédimentaire. Le cours du Lignon à l’aval du Barrage de La Valette a été sélectionné en raison des transformations profondes de l’hydrologie naturelle et de ses impacts sur la dynamique du lit. Le tronçon sera étudié en combinant les méthodes dendrochronologique et lichénométrique ainsi que les recherches sur des archives. Il s’agira de préciser la dynamique actuelle des bancs caillouteux et sableux et du corridor végétal. On étudiera en particulier le rôle des affluents situés à l’aval dans l’éventuel rétablissement de conditions naturelles plus propices à la mise en mouvement des alluvions caillouteuses et sableuses.

A plus long terme, ces observations seront associées à celles qui sont menées ou l’ont déjà été dans les cours d’eau cévenols et ligériens. On dispose en effet, à des fins comparatistes, de tronçons non aménagés, de tronçons où l’hydrologie est influencée et d’autres où ont eu lieu des extractions de granulats. La compréhension du comportement des corps alluviaux sableux et l’estimation des volumes concernés paraît en effet un objectif très important, aussi bien pour la connaissance générale des dynamiques actuelles des bassins-versants que pour envisager des actions de restauration des milieux aquatiques. L’étude des impacts des usages traditionnels de l’eau et des aménagements hydrauliques sur les cours d’eau de l’est du Massif central sera complétée par des recherches sur les bassins situés dans les Boutières et le Vivarais (Eyrieux et Doux) et dans la Cévenne méridionale (Cèze).

L’effet de l’urbanisation sur l’hydrologie et les formes fluviales est aussi un thème abordé. Ce thème de recherche concerne le bassin de l’Yzeron, bassin proche de Lyon d’une taille de 150 km2 dans lequel l’urbanisation et la périurbanisation ont fortement progressé depuis la deuxième moitié du XXè siècle. Si les impacts hydrologiques sont étudiés par le Cemagref, notamment dans le cadre de l’OTHU, l’UMR 5600 étudie depuis peu les impacts géomorphologiques de l’extension des surfaces imperméabilisées dans le bassin versant : forte incision des ruisseaux de tête de bassin dans lesquels sont rejetés les eaux pluviales, tendance à l’ensablement des branches principales du réseau hydrographique consécutive au déstockage sédimentaire amont). Ces travaux sont été initiés par des mémoires de maîtrise (L. Grosprêtre, K. Valin) et ont donné lieu en 2005 à deux importantes conventions de recherche avec le Grand Lyon et le SAGYRC (Syndicat d'Aménagement et de Gestion de l’Yzeron, du Ratier et du Charbonnières), ce qui a permis de financer la Bourse de Doctorat Ingénieur CNRS de L. Grosprêtre. Pour ce qui concerne les impacts géomorphologiques de l’imperméabilisation, cette recherche s’attachera à :

• établir un diagnostic géomorphologique du bassin : inventaire et caractérisation des tronçons incisés et ensablés, établissement d’une carte de la sensibilité des ruisseaux à l’incision, estimation de l’augmentation de la fréquence de mise en mouvement des sédiments du fond des chenaux ;
• puis à comprendre les dynamiques de l’incision et de l’ensablement : estimation de la vitesse d’une incision consécutive à la mise en place d’un déversoir d’orage (par dendrochronologie sur les aulnes glutineux), estimation de l’augmentation de la sédimentation pendant les deux dernières décennies (dendrochronologie, Cs137) et quantification du transport sableux.

Sur cette base, des mesures de gestion et de restauration pourront être proposées (cf. plus bas).

C – 2. Comprendre les effets des actions humaines sur les habitats et les biocénoses  
L’impact des extractions de granulats a fait l’objet de nombreux travaux décrits dans les rapports précédents. Les nouveaux objectifs sont notamment de montrer comment les extractions de granulats en lit mineur ont provoqué un enfoncement du lit et un assèchement des bras morts en lit majeur avec des impacts significatifs sur les communautés riveraines mais également de montrer quelle capacité d’auto-restauration peut développer un lit. Il apparaît ainsi que les secteurs les plus intéressants aujourd’hui en terme d’érosion – dépôts et qui facilitent l’émergence de nouveaux écosystèmes riverains, sont parfois les anciennes zones d’extraction.

L’effet des changements fluviaux sur la croissance ligneuse est également envisagé. Les premiers travaux conduits sur le Rhin et sur la haute Drôme soulignent la complexité de la réponse des ligneux en terme de croissance du fait de la variation des conditions hydrologiques existantes et de l'évolution temporelle contrastée des sites. Une approche dendrochronologique (mesure de la largeur des cernes de croissance du frêne et confrontation des séries avec la chronologie des changements fluviaux et l’historique des crues) est en cours sur plusieurs tronçons du Rhône et de l’Ain, certains étant exhaussés, d’autres incisés. L’objectif est ainsi de déterminer les seuils de stress (thèse de S. Dufour en partenariat avec l’ONF). Les conditions micro-topographiques ainsi que les fluctuations de la nappe sont prises en compte de manière à comprendre les variations de la croissance des individus au sein des différentes placettes.

L’objectif du projet engagé sur le Sacramento (financé par le CNRS sur 3 ans 2005-2007) s’inscrit également dans ce cadre. Ce projet vise à comprendre la variabilité des conditions de sédimentation, qu’elle soit au sein d’un tronçon ou à l’intérieur même d’un bras mort en relation avec les différentes formes d’actions humaines enregistrées depuis 100 ans sur le chenal. Ce travail historique permettra également de mieux comprendre la biodiversité actuelle de ses milieux, d’identifier les facteurs explicatifs et de prédire leur dynamique. Près de 90 bras morts seront ainsi étudiés comparativement afin d’identifier l’importance respective des facteurs de contrôle, la complexité géographique des mécanismes régissant la sédimentation et la diversité végétale, et l’impact des aménagements et des interventions humaines sur ces mécanismes. Le cadre méthodologique du projet a été calé grâce aux travaux interdisciplinaires réalisés dans le cadre de la ZA Bassin du Rhône et soutenus antérieurement dans le cadre du Programme National de Recherche sur les Zones Humides. Nous avons 20 ans de recherche, notamment en matière de géo-histoire de ces milieux et de dynamique des écosystèmes. Les démarches quantitatives ont véritablement débuté il y a 10 ans et les premiers modèles liant l’histoire des formes fluviales et la diversité végétale sont relativement récents (voir à ce titre l’article collectif de Amoros et al, à paraître). Le séjour effectué par H. Piégay en septembre 2004 a permis de finaliser le projet avec une visite des sites programmée avec les opérateurs locaux (TNC, Dpt of Water Resources) et de nouveaux tests méthodologiques afin de valider la faisabilité du projet avec les scientifiques participant à la démarche (S. Greco, J. Constantine, E. Larsen). Trois objectifs ont été identifiés :

• Evaluer la durée de vie et l’histoire contemporaine des bras morts à partir d’une analyse rétrospective par photographies aériennes permettant de préciser l’évolution de leur géométrie et de mesures complémentaires réalisées sur le terrain permettant de calculer le taux de sédimentation et de mesurer la hauteur d’eau nécessaire pour évaluer leur survie ;
• Expliquer la variabilité de la sédimentation dans les bras morts par une analyse géographique des différents facteurs de contrôle (géométrie, histoire des aménagements, connexion hydrologique) ;
• Evaluer la diversité écologique (végétation aquatique et terrestre) des bras morts du Sacramento et l’expliquer en fonction des éléments géo-historiques et de la variabilité des conditions géographiques observées. Les communautés piscicoles sont également prises en compte mais cela sera financé dans un autre cadre.

Sous-thème D – La gestion des milieux aquatiques

L’objectif est ici de développer des démarches méthodologiques permettant de mieux gérer les systèmes aquatiques, notamment de restaurer ou préserver certaines fonctionnalités. La réhabilitation des milieux constitue dans ce cadre un champ scientifique en plein essor. Une grande partie des efforts de recherche a été effectuée dans une perspective historique et nos travaux s’orientent aujourd’hui vers l’étude des processus. Une étape nouvelle consiste, en s’appuyant sur les approches précédentes, à proposer des actions de restauration et à suivre l’évolution des formes fluviales ainsi modelées. Cette approche devrait permettre de vérifier nos interprétations, voire de les faire évoluer. Elle inscrit notre démarche dans un cadre expérimental. Plusieurs approches sont envisagées, notamment la restauration des cours d’eau péri-urbains et des bras morts mais aussi la réintroduction de sédiments dans les chenaux fluviaux.

D – 1. Développement et application méthodologiques en matière d’aide à la décision pour une gestion durable des ressources sédimentaires et des risques naturels associés en milieu fluvial.
Comme indiqué plus haut, une typologie hydro-géomorphologique a été élaborée dans le bassin périurbain de l’Yzeron, dans le cadre des projets pluridisciplinaires GEREHPUR et ECODYN. Ainsi la discrimination du réseau hydrographique en 7 types a permis aux biologistes et physico-chimistes de l’eau du Cemagref de choisir des sites de mesures morphologiquement comparables. Les analyses physico-chimiques et biologiques, qui concernent les invertébrés hyporhéiques, sont en cours. Dans les deux prochaines années, les liens fonctionnels entre les caractéristiques hydro-géomorphologiques et biologiques seront développés (un post-doctorant du Cemagref, une étudiante en Master 1 de l’UMR 5600), notamment pour définir des indicateurs de types de fonctionnement écologique et des états d’altération des fonctions écologiques. Ceci doit permettre :

• d’une part de développer une méthode d’auscultation écologique des hydrosystèmes périurbains basée sur les concepts d’ambiance écologique, d’unités fonctionnelles et de traits fonctionnels, ces dernières constituant les métriques de fonctionnement des unités fonctionnelles (Lafont, 2001) ;
• d’autre part de développer un outil novateur de gestion des hydrosystèmes périurbains à l’aide d’un Système d’Intégration de la Connaissance, qui est un logiciel de type SIG (X-Géo) développé par le bureau d’étude GIPEA capable d’amalgamer et de structurer l’ensemble des connaissances écologiques du bassin et de simuler des scénarios de gestion-restauration (suppression d’un déversoir d’orage dans tel contexte géomorphologique…). Ce SIC présente de plus une grande convivialité ce qui doit permettre aux gestionnaires de le maîtriser rapidement.

Par ailleurs, l’étude hydro-géomorphologique des tronçons incisés et ensablés doit conduire à une échéance de 18 mois à proposer des modes de gestion-restauration adéquats et à proposer et tester des indicateurs de suivi géomorphologique (profils en travers et en long… ; doctorat de L. Grosprêtre).

En s’appuyant préalablement sur une analyse bibliographique des méthodes applicables pour étudier les processus d’érosion et de sédimentation, l’objectif du projet de recherche réalisé en partenariat avec M. Rinaldi (univ. de Florence) et C. Simoncini (thèse en cotutelle) (projet Galilée soumis en mai 2005) est de faire progresser les connaissances méthodologiques dans le domaine de la gestion durable des sédiments fluviaux. Pour répondre à cet objectif, nous envisageons de tester de nouveaux développements sur deux cours d’eau représentatifs des situations géographiques que l’on peut rencontrer en France et en Italie. L’objectif général est d’appliquer une procédure méthodologique à l’échelle du système fluvial afin d’identifier l’extension, l’importance, et les tendances des processus d’instabilité des lits fluviaux. Ceux-ci peuvent constituer un support scientifique pour définir des critères et des stratégies pour les sédiments alluviaux et les processus associés. Cette méthodologie nécessite de travailler à l’échelle spatiale du système fluvial (l’ensemble du bassin versant ou un tronçon homogène de cours d’eau de plusieurs dizaines de kilomètres) et d’adopter une approche basée sur la compréhension, et quand cela est possible, sur la quantification des processus géomorphologiques responsables de l’instabilité du chenal et des problèmes de sédimentation. La méthodologie doit être la plus générale possible mais doit être particulièrement adaptée au contexte des rivières de piémont françaises et italiennes apennines, présentant un transport solide assez important (rivières en tresses ou présentant originellement une morphologie en tresses).

Les résultats attendus concernent donc l’application de toute une méthodologie, consistant en une série de méthodes intégrées (hydraulique et géomorphologique) pour la collecte des informations, leur analyse et leur interprétation. Ces méthodes pourront être étendues à d’autres études de cas et adoptées par les agences publiques comme un support d’aide à la décision pour la gestion des sédiments à l’échelle du bassin. Dans le cas de l’Italie, un projet géré par la structure de gestion du bassin de la Magra river, en lien avec la gestion des sédiments est en cours. Concernant la France, la rivière d’Ain fait l’objet d’une étude en cours dans le cadre du projet LIFE Nature intitulé « Conservation des habitats créés par la dynamique fuviale » (2002-2005). Elle est également intégrée à un projet interdisciplinaire dirigé par la région Rhône Alpes (programme de développement durable) coordonné par H. Piégay et intitulé « modifications anthropiques des flux de sédiments, ajustement des écosystèmes aquatiques et options de restauration » (2003-2005)

D – 2. Suivi des opérations de restauration des bras morts

Les travaux fondamentaux en cours permettent de guider les gestionnaires dans la restauration de ces milieux. Ce thème constituera un thème fort des travaux de l’équipe ; nous l’avons inscrit comme thème inter-disciplinaire dans le cadre de la Zone Atelier Bassin du Rhône. Les résultats acquis en rétrospectif ont permis de mieux comprendre la dynamique de la sédimentation à l’échelle contemporaine et d’établir une typologie des bras morts en fonction de leur sensibilité à la sédimentation. L’objectif est maintenant d’étudier la sédimentation actuelle des bras morts afin de valider les modèles établis précédemment et de mieux calibrer la géométrie des bras restaurés. Des travaux ont bien avancé sur le Rhône court-circuité de Pierre Bénite, deux bras ont été équipés de pièges à sédiments (cf contrat en cours sur Pierre Bénite). Les travaux de restauration démarrent sur le Haut-Rhône (Progr. de Restauration Décennal du Rhône) et d’autres sont programmés en 2005 sur l’Ain (séjour scientifique de V. Bondarev depuis septembre 2004).

Dans le cadre du plan d’action Rhône, plusieurs bras doivent dans les 10 ans à venir faire l’objet de procédures de réhabilitation. Pour se faire, la mise en place de pièges avant et après travaux s'accompagnera de carottages dans le sédiment déposé dans le fond du lit pour établir des profils de l’activité des radio-éléments (Cs137 et Pb210 non supportés) et identifier des ruptures dans la sédimentation en relation avec les aménagements du lit.

Des questions scientifiques préalables à la mise en place et au suivi géomorphologique et biogéographique des actions de restauration des bras morts de la basse vallée de l’Ain doivent être abordées. Un travail à grande échelle est notamment envisagé afin de réaliser un modèle 3D schématisant l’évolution d’un bras mort en intégrant ses changements sédimentaires et paysagers (unités physionomiques de la végétation) en fonction de la modification prévisible des conditions hydrauliques. Il s’agit de construire un support scientifique permettant de caler les scénarios d’évolution des milieux naturels et de tester les différents modèles d’évolution en cours d’élaboration (modèle tendanciel géomorphologique, modèle hydraulique du CEMAGREF, modèle de succession écologique). Ces simulations constitueront un outil de travail pour améliorer progressivement les différents modèles utilisés et un document didactique et visuel, à référence spatiale, présentant l’évolution du bras mort à différents pas de temps (20, 40 et 100 ans). Ce travail sera réalisé par intégration des changements sédimentaires et des modifications des communautés végétales et en fonction des modifications hydrologiques et hydrauliques prévisibles en coopération avec l’équipe « lône » du Cemagref (J. Lecoz et B. Chastan) chargée de la modélisation hydraulique et les collègues de Lyon 1 chargés de suivre la dynamique végétale (G. Bornette). Les modèles de sédimentation en cours d’établissement sur les bras mort de Pierre Bénite (Rhône) serviront de base de comparaison pour évaluer l’évolution des bras morts de l’Ain et du haut-Rhône.

Parallèlement, des travaux de même nature sont menés le long du Rhin dans le cadre du suivi scientifique du polder d’Erstein (partenariat avec le Cabinet Denny Consultant et Voies Navigables de France sur la période 2003-2009). Les données sont collectées par un consortium de bureaux d’étude coordonné par Denny Consultant et l’Université Strasbourg 1 (M. Trémolières). Parallèlement, des données hydro-géomorphologiques complémentaires ont été produites courant 2004-2005 dans le cadre d’un mémoire de DEA de l’Université Strasbourg 1 (C. Kleinas) co-dirigé par L. Schmitt. La collecte et l’interprétation de l’ensemble des résultats sont expertisées et coordonnées par L. Schmitt (SOLEN et al., 2003). Après la réalisation de l’état initial pendant l’année 2003, les premières mises en eau et réalimentations des bras du Rhin ont eu lieu en 2004 et 2005.

Le contexte du polder d’Erstein, sensiblement différent du contexte rhodanien (possibilité d’inondations écologiques, dynamique de sédimentation est très localisée, importance de la prise en compte des échanges nappe-rivière…), permettra de développer une approche comparative très stimulante de suivi de travaux de restauration de deux grands fleuves européens, ceci d’autant plus que de nombreuses restaurations sont actuellement programmées le long du Rhin (programme Life Rhin Vivant sur la période 2002-2005 piloté par la Région Alsace). Il est ainsi envisagé d’appliquer sur le Rhin les modèles de sédimentation développés le long du Rhône. Une demande de bourse de thèse pour J. Levrat, en co-tutelle entre l’Université de Strasbourg 1 et l’UMR 5600, a d’ailleurs été déposée auprès de la Région Alsace pour développer cette approche.

Notons enfin que les modalités de gestion et de restauration des anastomoses pourront être optimisées par l’étude écologique de certaines anastomoses et paléo-anastomoses de l’Ill et du Rhin. En effet, une étude récente fondée sur un rapprochement entre une typologie géomorphologique et une bio-typologie, montre que les anastomoses connectées temporairement à l’amont à des eaux superficielles peuvent présenter des communautés macrophytiques oligotrophes. Ceci est lié au décolmatage du fond des chenaux assuré par les crues, ce qui assure un bon drainage de l’aquifère (oligotrophe) hors des périodes de crue (Schmitt et al., sous presse). Ce lien fonctionnel entre les connectivités latérales et verticales sera étudié plus avant par un futur mémoire de Master 1 ou 2, notamment par des jaugeages différentiels. La connaissance de cette dynamique écologique particulière de certaines anastomoses pourra être valorisée dans des opérations de restaurations et de suivi.

D – 3. Mise en œuvre d’actions de recharge artificielle des lits fluviaux

Maintenant que l’idée de recharge artificielle a été validée par les gestionnaires, la question est de rendre opérationnel cette proposition. Des travaux sont en cours sur ce thème sur la Drôme (Life Eau-Forêt) et sur l’Ain (Life-Environnement), les deux projets étant également financés par la région Rhône-Alpes.

Sur l’Ain, une bonne connaissance du budget sédimentaire, des volumes de graviers stockés en lit majeur et de leur géographie, mais également des conditions de transport de la rivière est aujourd’hui nécessaire pour pouvoir calibrer cette recharge artificielle. Des travaux complémentaires sont par ailleurs nécessaires pour rendre cela opérationnel. Il s’agit d’identifier les sites potentiels en lit majeur selon des critères d’ordre géomorphologique et hydraulique mais également foncier et financier, voire psychologique, et d’élaborer des scénarios (confronter les entrées potentielles avec les conditions de transport solide), de proposer des solutions de gestion à moyen terme (20 ans) de la charge de fond afin de maintenir un transit sédimentaire permettant de préserver la géométrie du lit de la rivière d’Ain et ses milieux remarquables.

Différents scénarii de recharge doivent être étudiés, ce qui nécessite encore de nombreuses mesures sur le terrain pour être validée. Ils ouvrent cependant une première réflexion sur les différentes techniques envisageables pour la restauration de la dynamique sédimentaire de la basse vallée. L’un des scénarios est de recharger la rivière en excavant le lit majeur aujourd’hui largement surélevé du fait de l’incision. Nous n’avons pas encore pu sonder tous les secteurs envisagés, mais les premières estimations ont pu être effectuées à partir des hauteurs de galets mesurées au niveau les berges. Nous avons ainsi observé que les sites potentiels pourraient chacun fournir des volumes de sédiments susceptibles d’entretenir la dynamique sédimentaire durant plusieurs décennies. L’ensemble des secteurs identifiés pourrait fournir un potentiel de recharge pour 450 ans environ.

L’ensemble des travaux de recherche en dynamique fluviale qui ont été conduits ces dernières années dans le bassin versant de la Drôme ont clairement identifié le soutien de la recharge sédimentaire comme une des approches à promouvoir pour favoriser le rehaussement du lit dans les secteurs fortement incisés et limiter les conséquences sociétales et écologiques du déficit actuel du budget sédimentaire. Nous sommes entrés dans une phase d’« amélioration de la recharge sédimentaire par la réalisation de travaux expérimentaux de remobilisation de stocks sédimentaires ». Deux sites expérimentaux sur lesquels des actions de remobilisation seront conduites (coupes forestières, éventuellement complétées par des travaux de terrassement destinés à faciliter le passage des eaux) sont en cours de sélection. Les travaux seront entrepris dans un cadre strictement contrôlé. Le suivi et l’analyse des effets de ces travaux sont prévus pour 2005 à 2007. La présélection de plusieurs sites repose sur des critères techniques, physiques (aptitudes lithologique et dynamique au transfert sédimentaire de la charge grossière) et humains (éloignement des zones aménagées potentiellement vulnérables à la formation d’atterrissements alluvionnaires). La question scientifique qui est au cœur du projet est d’évaluer quantitativement quels sont les bénéfices à attendre de l’accélération de la recharge sédimentaire par modification du couvert forestier sur le budget sédimentaire de la rivière Drôme à l’échelle du tronçon. Il s’agit ici de proposer une modélisation du budget sédimentaire d’un tronçon de la Drôme et d’évaluer différents scénarios de recharge fondés sur les résultats obtenus lors du suivi expérimental de l’effet des coupes forestières. A l’issue de ce premier travail, une analyse prospective sur le tronçon Luc en Diois-Die sera réalisée. Toute cette démarche s’inscrit dans la démarche interdisciplinaire sur le site atelier Drôme de la ZABR.

D – 4.  Suivi par imagerie haute résolution des effets morphologiques des opérations de curage et de recharge sédimentaire

Avec l’arrêt des extractions, on constate que sur plusieurs cours d’eau, notamment la Drôme et l’Eygues, certains secteurs s’exhaussent ; les services de l’état souhaitent ainsi autoriser des curages, voire de nouvelles extractions. Dans d’autres cas, ces gestionnaires envisagent de remettre du sédiment dans des lits déficitaires et la question de l’ajustement du chenal à ces interventions est posée. Dans ce contexte, des travaux scientifiques s’imposent pour promouvoir des suivis topographiques à pas de temps courts permettant de produire de la connaissance pour l’aide à la décision, d’avoir des faits bien étayés sur l’évolution géomorphologique du lit avant d’agir. Par ailleurs, l’efficacité des travaux de remobilisation des sédiments réalisés sur la Drôme n’a jamais été vérifiée. Là encore, des suivis topographiques, avant et après l’intervention seraient bénéfiques. C’est dans ce cadre que l’utilisation du drone (ULM sans pilote) est envisagée. La méthodologie est aujourd’hui maîtrisée par l’équipe de C. Delacourt (Univ. de Brest) avec laquelle nous collaborons. Un projet financé par l’Agence de l’eau RMC, la CNR et le SIVU de la basse vallée de l’Ain sous l’impulsion de la ZABR vient de démarrer. Deux sites-pilotes ont été retenus pour réaliser ces suivis : les lônes restaurées du Haut-Rhône et le chenal de l’Ain sur lequel la recharge artificielle est effectuée. L’objectif du présent projet vise à mettre en oeuvre un programme pilote destiné à évaluer l’intérêt et les limites de l’utilisation d’un drone et d’un DGPS dans le cadre des opérations de suivi des changements de la couverture topographique et bathymétrique de sites d’intervention en rivière. Ces nouvelles techniques devraient permettre de fournir de nouveaux indicateurs pour évaluer les actions de suivi et engager des travaux de simulations par SIG permettant de mieux visualiser l’évolution structurale des milieux cibles. Ces travaux devraient à terme permettre de prendre en compte la diversité écologique à long terme en fonction de l’évolution prévisible des conditions d’habitats. Un tel outil permet d’engager des campagnes à des pas de temps relativement courts. Il est ainsi tout à fait approprié pour suivre l’évolution des surfaces à la suite d’interventions et les réajustements progressifs des lits fluviaux (bathymétrie, nature des fonds, topographie). Les différentes couvertures produites seront gérées ensuite dans un SIG. L’information est ainsi facilement accessible et il est possible d’en extraire des indicateurs synthétiques permettant d’apprécier l’efficacité des opérations.

Le travail envisagé permettra de quantifier la superficie qu’occupent les atterrissements sur des secteurs définis et d’évaluer la vitesse d’érosion ou d’exhaussement afin de mettre en place des interventions adaptées à leur évolution. Ce diagnostic est essentiel pour prévenir les risques de dégradation et d’inondation dus aux modifications de la géométrie du lit. Cette action de suivi permettra de mieux se rendre compte de l’évolution à court terme du lit et de mieux évaluer les effets des actions engagées sur le site proprement dit mais également à l’amont et à l’aval. Ce travail de suivi permettra en outre de proposer des règles optimisant les actions réparatoires mises en œuvre et les règles de gestion des milieux une fois qu’ils ont été restauré.

D – 5.  Les enjeux liés à la mise en œuvre de la Directive Cadre sur l’Eau : engager des recherches à l’échelle du réseau hydrographique rhodanien

Avec la mise en œuvre de la directive cadre, l’Agence de l’eau a renforcé son partenariat avec la ZABR en soulignant des besoins spécifiques pour lancer des recherches à l’échelle du bassin du Rhône. Il est nécessaire de mieux cerner notamment la question de la dynamique temporelle et de la variabilité spatiale des situations de référence au sein du bassin RMC qui se caractérise par une très forte hétérogénéité. L’Agence insiste sur l’intérêt qu’il y aurait à ce que la ZABR puisse lui fournir un catalogue de protocoles de mesures physiques dans les cours d’eau (profondeur, largeur, vitesse, contraintes au fond), afin de standardiser les suivis et développer des prises de mesures complémentaires dans un certain nombre de situations types. On peut également envisager des tests de sensibilité sur des variables à définir. De façon plus générale, il y a une forte demande pour interfacer au mieux les différents réseaux de suivis qui se mettent en place et les suivis scientifiques.

Dans le cadre de la définition du bon état, la prise en compte de la dynamique fluviale et de ses conséquences sur le fonctionnement écologique apparaît également comme un élément incontournable. Le développement et l’utilisation la plus large possible du modèle de classification hydro-géomorphologique des cours d’eau apparaissent ainsi essentiels pour déterminer les états de référence. Par ailleurs, le cas des rivières à fort transport solide (rivières en tresses du massif alpin) est de plus une spécificité du bassin rhodanien et mérite le développement de projets interdisciplinaires dédiés. Les opérations à mener sont fonction de l’échelle considérée. Mais on peut en particulier citer les besoins en imagerie (description des lits fluviaux, des plaines alluviales, de la ripisylve à l’échelle des tronçons) et l’acquisition de données relatives à la granulométrie des cours d’eau (en relation avec les conditions hydrauliques).

A petite échelle, il devrait être possible d’identifier au sein du bassin Rhône, les tronçons les plus instables latéralement. Ce type de document permettrait par exemple aux gestionnaires de définir des priorités géographiques en matière réglementaire pour la préservation de l’espace de mobilité. Il est ainsi envisagé une modélisation stochastique s’appuyant sur le SIG et calibrée par une analyse rétrospective de l’instabilité des tronçons à partir de photographies aériennes. Il serait possible de cartographier les tronçons instables à partir de prédictions probabilistes fondées sur des critères de géométrie fluviale (mém. de DEA d’O. Conte, 2002). Concernant l’identification des secteurs instables, les premiers travaux ont permis de valider la démarche statistique, il convient maintenant d’engager la démarche à l’échelle de tout le bassin du Rhône. La collecte de données géomorphologiques de base est un préalable. Cet investissement va se faire sur au moins 5 ans.

Sur cette question des cours d’eau à forte dynamique sédimentaire grossière, il apparaît qu’il y a là aussi l’opportunité de développer sur le moyen terme un réseau de suivi visant à mieux cerner la dynamique de ces milieux en s’appuyant sur des suivis couplés de la dynamique fluviale et de la géométrie des lits (imagerie), des mesures physiques (hydraulique, granulométrie), des communautés aquatiques (invertébrés, poissons, …), et des mesures de marqueurs de génotoxicité, reprotoxicité, neurotoxicité et du métabolisme. L’objectif serait de mieux définir la notion de bon état écologique dans ces environnements relativement instables et de proposer des mesures de restauration optimales.

Ce champ thématique vient tout juste d’être ouvert et le cadrage scientifique et contractuel est en cours. Néanmoins, les liens sont établis entre les équipes (H. Piégay, D. Pont, J.G. Wasson, C. Amoros, S. Dolédec) au sein de la ZABR et en coordination avec l’Agence. Les premiers travaux historiques par SIG sur les rivières en tresses du bassin du Rhône ont été lancées récemment (Mém. de master de L. Bourdin en 2004 ; mém. de master de A. Adibi en 2005). L’analyse granulométrique à petite échelle fera l’objet d’une première réflexion en 2005-2006 avec le travail de master de M. Cottet et une thèse devrait être programmée dans ce cadre, sans doute en co-tutelle avec l’université de Loughborough. Il s’agit en effet d’une question sur laquelle des travaux seront entrepris dans les 5 ans à venir dans le cadre des travaux de mise en œuvre de la Directive Cadre sur l’Eau et la mise en commun des bases infocartographiques existantes.

4.  Organisation de la recherche

A - Un seul laboratoire, deux plateformes techniques
Le rapprochement du LRGE et du laboratoire Biogéo de l’ENS-LSH est en cours afin d’optimiser les investissements techniques et la gestion des personnels impliqués au sein de la future UMR et rendre plus cohérente la démarche scientifique du groupe. Cette nouvelle structuration rendra plus efficace les travaux de l’équipe hydrosystème qui pourra s’appuyer sur la plateforme de Bron pour la métrologie de terrain et les analyses en laboratoire et sur la plateforme de l’ENS-LSH pour l’imagerie.

Actuellement, le Laboratoire Rhodanien de Géographie de l’Environnement (LRGE) de l’Université Lyon 2 est la plate-forme technique de l’axe environnement de l’UMR 5600. Elle est équipée pour la préparation d’échantillons pour l’étude des pollens, les analyses granulométriques (tamisage des sables ; densimétries des limons et des argiles), les mesures dendrochronologiques (dendromètre Velmex). Le laboratoire est également doté d’une armoire climatique. Par ailleurs, les locaux du laboratoire permettent également le stockage et la maintenance du matériel de terrain (topométrie, hydrométrie, carottage manuel et mécanique, prélèvements sédimentaires en milieu aquatique, bateau…). Des investissements récents ont permis d’acquérir un dendromètre pour mesurer la largeur des cernes de croissance des ligneux, et plusieurs matériels permettant de mesurer les formes et de quantifier les processus : courantomètre électromagnétique, station totale pour réaliser des MNT, conductimètre portable, capteurs de hauteur d'eau pour réaliser des mesures en continu, DGPS, sonde multi-paramètre, drone télécommandé pour réaliser de l’imagerie basse altitude….Cette plate-forme technique va être restructurée en partenariat avec l’UMR Archéorient de la MOM (également université Lyon 2) avec laquelle nous avons établi des collaborations en géo-archéologie ; l’équipe chargée du Thème Hydrosystèmes bénéficiera de l’apport de matériel hydrométrique de Lyon 3 (M. Mietton) : perche Pyrée, centrales de saisies automatiques OTT et CR2M, préleveur automatique etc….

Le pôle technique « Imagerie et Systèmes d’Information Géographique » est devenu incontournable pour le site de Lyon puisque l’architecture de la future UMR n’incluera plus le CRENAM de l’Université de St-Etienne qui était alors le pôle de compétence en la matière pour l’UMR 5600. Par ailleurs, ces dernières années, des recherches dans ce domaine ont été développées sur le site lyonnais notamment grâce à l’acquisition d’un drone télécommandé dans le cadre d’un partenariat UMR 5600-Cemagref-ZABR. Hervé Piégay et Marie-Laure Trémélo sont actuellement chargés d'animer les questions scientifiques autour de cet outil en relation avec Jean-François Perrin du CEMAGREF de Lyon. Compte tenu des thèmes actuellement abordés dans cette équipe, nous nous orientons de plus en plus vers le couplage de données issues de terrain (mesures fines des changements fluviaux et des flux d’eau et de matière) et d’images prises au sol, aéroportées ou satellitales complétant les données de terrain pour la caractérisation des objets géographiques étudiés ou pour expliquer les structures spatiales, ou encore les changements observés. Un effort méthodologique et instrumental important a en effet été réalisé au cours des dernières années dans le cadre de l’axe environnement et devrait se poursuivre afin de répondre aux différentes questions de recherche. L’un des enjeux est notamment de développer l’imagerie de manière à pouvoir faire de la granulométrie automatique sur les bancs de galets, d’étudier l’angularité des particules ou encore de produire des couvertures à basse altitude permettant d’appréhender l’évolution saisonnière et pluri-annuelle d’objets géographiques de petite taille, comme les bras morts ou encore les embâcles de bois. La question de la gestion des données collectées, la plupart étant intégrées dans les SIG se pose également. Il est essentiel de pouvoir disposer d’un partenariat privilégié avec le service informatique de l’ENS-LSH afin de gérer de manière cohérente et durable ces informations et de pouvoir les réexploiter au fur et à mesure des projets en cours. Cela permettra de répondre à moyen terme à de nouvelles questions scientifiques.

B - Animation

Au sein de l’équipe et de l’UMR

Une réunion mensuelle de l’équipe (1/2 journée) dans l’esprit des réunions mensuelles du groupe fluvial actuel (gestion des problèmes et des besoins, présentation d’un sujet de recherche par un chercheur et discussion scientifique)

• Mise en place d’un bureau virtuel afin d’optimiser la gestion multi-sites (mise en commun de bases documentaires et techniques, livret d’accueil des nouveaux chercheurs, base de gestion des matériels de terrain, mise en ligne de l’information urgente).
• Un séminaire annuel des Doctorants
• Séminaire biannuel avec les autres équipes de l’UMR

Interactions avec la communauté scientifique et les gestionnaires

• Séminaire annuel avec d’autres équipes de la ZABR
• Séminaires type Gé-Eau-Graphie sur les différents thèmes abordés par l’équipe avec invitation extérieure (gestionnaires, scientifiques)
• Mise à jour du site internet ; présentation des recherches et des chercheurs, des plateformes, mise en ligne des publications et des rapports

5. Contrats en cours de réalisation (au 30 juin 2005)

2005 – Etude initiale de définition des mesures d’accompagnement scientifique de l’observatoire pour la gestion des sédiments du Rhône. CNR, ZABR, Coord. J.P. Bravard

2003-2005 : Dynamique du Carbone et de l'Azote en rivière dans un gradient rural-urbain (ECODYN). Financé dans le cadre de l’appel d’offre ECCO-PNRH du CNRS. 60 Ke. Coordination générale : Pascal BREIL (Cemagref). Responsable au niveau de l’UMR 5600 : L. Schmitt.

2003-2006 : GEstion de la Ressource en Eau dans les Hydrosystèmes Péri-URbains (GEREHPUR). Fincancement : Région Rhône-Alpes. Coordination générale : Michel LAFONT (Cemagref). 110 Ke env. pour l’ensemble du projet. Responsable au niveau de l’UMR 5600 : L. Schmitt.

2003-2006 : Fonctions hydriques et socio-économiques des tourbières rhônalpines. Programme de recherche interdisciplinaire financé en partie par la région Rhône Alpes. 180 Keuros pour l’ensemble des équipes. Une bourse de doctorat a été attribuée pour C. Sacca (université de St Etienne). Une bourse d’accueil d’un chercheur étranger a également été attribuée pour J. Schulz. Coord. : H. Cubizolle et A. Laplace-Dolonde.

2003-2006 : Modifications anthropiques des flux sédimentaires des cours d’eau, réponses des écosystèmes aquatiques et actions de restauration. Programme de recherche interdisciplinaire financé par la région Rhône Alpes dans le cadre de la Zone Atelier Bassin du Rhône. 200-250 Keuros pour l’ensemble des équipes. Une bourse d’accueil d’un chercheur étranger a également été attribuée / V. Bondarev. Coord. : H. Piégay

2003-2007 : Forests for Water. Projet LIFE soumis à l’Union Européenne le 30 novembre 2002. Ministère suédois en charge de l’environnement et des forêts (National Board of Forestry – Environmental Department), Forestry Commission du Royaume Uni, ONF et CNRS-UMR 5600. Ce contrat financera des recherches scientifiques sur la Drôme, l’Ouvèze et l’Arve. 4 ans. Environ 120 Keuros pour l’UMR 5600. Coord. UMR 5600 : H. Piégay

2004-2006 Historical evolution and habitat diversity of former channels of the Sacramento River.  Projet financé à partir d’octobre 2005 par le California-Bay-Delta Authority pour le compte de The Nature Conservancy (recipient agreement no. ERP-02D-P61) et géré par Stillwater Sciences, Berkeley, Californie (Coord. H. Piégay en partenariat avec M.G. Kondolf, participation de deux post-doctorants du laboratoire) (42 800 USD).

2004-2008 : Volet « Géomorphologie et sédimentologie des lônes » du « Suivi Scientifique du programme décennal de restauration écologique et hydraulique du Rhône » coordonné par J.M. Olivier (UMR 5023 Ecologie des Hydrosystèmes). Environ 35 Ke pour l’UMR 5600. Resp UMR 5600 : H. Piégay

2005-2006 – Etude hydrodynamique de la tourbière des Dauges (87). Etude pour la Réserve Naturelle Nationale de la tourbière des Dauges et le Conservatoire des Espaces Naturels du Limousin, 30 K euros, A. Laplace-Dolonde.

2005-2007 - Evolution contemporaine des bras morts du Sacramento (Californie) sous l’effet des actions anthropiques. Financement de la DRI du CNRS. 30 Keuros. Coord. H. Piégay.

2005-2007 - suivi de plusieurs sites restaurés du tronçon court-circuité de Chautagne (Haut Rhône) par imagerie aérienne (drone) et technologie DGPS. CNR, ZABR, Agence de l’eau RMC, Diren Rhône-Alpes, 53 Keuros. Coord. H. Piégay.

2005-2007 - Suivi pluriannuel de l’évolution de la couverture topographique et bathymétrique des sites de recharge par imagerie aérienne (drone) et GPS Différentiel. Etude pilote destinée à développer de nouveaux indicateurs pour le suivi des actions et réaliser des simulations par SIG d’évolution des sites restaurés (période 2005 – 2007). Coord. H. Piégay. ZABR, Agence de l’eau RMC, SIVU Basse vallée de l’Ain, 55 Keuros.

2005-2007 - Dynamique spatiale et temporelle du bois mort dans les cours d’eau. Coord. N. Landon, Programme INSU, Commission Hydrologie : cycle de l’eau et flux associés (matières, énergie) [PNRH]. 89 Keuros.

SOUMIS (2005-2006) Développement et application méthodologiques en matière d’aide à la décision pour une gestion durable des ressources sédimentaires et des risques naturels associés en milieu fluvial. Projet bilatéral franco-italien Galilée en partenariat avec l’université de Florence (M. Rinaldi). Coord. H. Piégay

SOUMIS (2005-2006)  Réponses des communautés de macro-invertébrés à l'enfoncement du lit de la Drôme, France Projet bilatéral franco-italien ALLIANCE en partenariat avec l’université de Loughborough (S. Rice). Coord. H. Piégay

6. Apport de l’équipe au sein de la future UMR

Les travaux actuellement réalisés et bien sûr ceux présentés dans le cadre de ce projet  permettent d’aborder les problématiques développées au sein des équipes "transversales" du laboratoire (équipes 31-39). Ils doivent permettre de mieux connaître les dynamiques naturelles qui affectent les systèmes aquatiques anthropisés et de comprendre leurs dérives sous l’effet des aménagements et des décisions publiques et privées. Ces travaux permettent également d’alimenter en terme de compréhension des processus l’équipe Géo-histoire (Equipe 31), elle même fournisseuse de données précieuses pour définir notamment des états de référence ou encore des éléments de compréhension de la structuration paysagère.

A -  Liens avec l’équipe Géo-histoire
L’appartenance de chercheurs de l’équipe Hydrosystèmes à l’équipe Géo-histoire (L. Barthélémy, JP Bravard, V. Clément, F. Grégoire, N. Jacob, M. Mietton, L. Schmitt...) permettra d’assurer le lien entre ces deux composantes de la future UMR. En outre, le site atelier du Haut-Diois sera un élément fédérateur de la réflexion commune, de même que les autres secteurs où des recherches communes aux deux équipes seront menées (bordure orientale du Massif central, Thrace grecque...). La réflexion, déjà engagée, se poursuivra en envisageant les pistes suivantes :

• préciser la connaissance des dynamiques passées par l’étude des processus actuels ;
• étudier le rôle des fluctuations climatiques sur les transferts liquides et solides ;
• restituer les états successifs des systèmes anthropisés et les dynamiques associées en vue de proposer des modes de gestion.

B - Contribution et liens avec les équipes transversales 31-39

B-1. Ville et Environnement

B-2. Eau et Territoire
La collaboration de Anne Honegger, Michel Mietton, Jean-Paul Bravard, Jacques Comby, Nicolas Jacob à l’axe transversal « Eau et Territoire » permettra de nourrir la réflexion de l’équipe Hydrosystèmes à plusieurs titres :

• Les recherches historiques sur les prélèvements en eau depuis un siècle et demi alimenteront la connaissance des impacts sur les hydrosystèmes et les milieux aquatiques : nature des aménagements, estimation des volumes dérivés, ancienneté et durée des perturbations...
• Les recherches sur les acteurs contemporains apporteront un éclairage sur les logiques actuelles de gestion : concurrences autour des usages de l’eau (irrigation, industrie, tourisme ou restauration des milieux ?), structures de gestion des eaux (communautés et syndicats, relais ou promoteurs de la gestion intégrées des hydrosystèmes ou facteur de résistance ?).
• Rôle des directives européennes et de leur application sur la gestion des milieux aquatiques.

7. Relations avec d’autres laboratoires, intégration de l’équipe dans des réseaux ou groupes de réflexion nationaux et internationaux.

L’équipe hydrosystème est impliquée dans plusieurs projets impliquant des laboratoires en France et à l’étranger

A - Tissu scientifique régional
Laboratoires impliqués dans la ZABR : Cemagref, Laboratoire Hydrosystèmes Fluviaux de Lyon 1,
EDYTEM
CRENAM
Laboratoire de C14, Lyon 1

B - Tissu scientifique national

• Univ. Louis Pasteur, Strasbourg,
• CEREGE, Aix en Provence,
• Inst. Physique du Globe, Paris,
• GEOPHEN, Université de Caen.

C - Tissu scientifique international
Dpt de Géographie, Univ. de Loughborough
Dpt de Géographie, Univ. de Glasgow
Dpt d’ingénierie civil, Univ. de Florence
Institut de Géographie, Université de Liège.
Dpt. of Landscape Architecture and Environmental Planning, Univ. Berkeley
CIRAD

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