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Le rôle de l’hydrologie sur la destruction de la végétation dans le lit d’une rivière à galets aménagée : l’Isère en Combe de Savoie

The role of hydrology on vegetation removal in a heavily managed gravel bed river: the Isere, Combe de Savoie, France
Camille Jourdain, Philippe Belleudy, Michal Tal et Jean-René Malavoi

Résumés

L’action des crues fréquentes ou intermédiaires (temps de retour compris entre moins d’un an et 10 ans) sur le renouvellement des macroformes végétalisées des lits de rivières présente un fort intérêt opérationnel : la gestion de la végétation par des lâchers d’eau artificiels simulant des crues naturelles est une option de plus en plus souvent considérée dans les rivières aménagées. Cependant leur impact est peu documenté. Dans ce contexte, cette étude cherche à caractériser l’action de différents débits sur la dynamique sédimentaire et végétale d’une rivière à galets fortement aménagée à partir de photographies aériennes et de la chronique hydrologique. Trois objectifs spécifiques sont visés : (i) caractériser, à l’échelle de la décennie, l’évolution des surfaces de végétation d’un tronçon ; (ii) analyser le lien entre différentes composantes du régime hydrologique et la destruction de la végétation ; et (iii) préciser les principaux mécanismes de destruction de végétation à ces échelles de temps et d’espace. L’analyse a été effectuée sur l’Isère en Combe de Savoie, rivière à galets fortement anthropisée des Alpes françaises, pour la période 1996-2015. Les paramètres hydrologiques expliquant le mieux la destruction de la végétation sur l’Isère sont les volumes d’eau transités en crue, entre 350 m3/s (temps de retour < 1 ans) et 600 m3/s (temps de retour de l’ordre de 5 ans). L’essentiel de la destruction de la végétation est attribué au processus d’érosion latérale sur la partie amont des bancs. Les surfaces de végétation détruites naturellement sont modestes en regard des nouvelles surfaces colonisées par la végétation : 3,4 % de végétation détruite annuellement en moyenne, contre 6,2 % d’installation de nouvelle végétation. Ces résultats suggèrent que sur le tronçon analysé, des lâchers de crues artificielles pourraient permettre d’accélérer les dynamiques sédimentaires et végétales du lit, mais non de maintenir l’espace inter-digues libre de végétation.

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Notes de la rédaction

Article soumis le 20 avril 2017, reçu sous sa forme révisée le 14 juin 2017 et définitivement accepté le 05 juillet 2017.

Texte intégral

Nous souhaitons remercier le SISARC et EDF pour l’accès aux photographies aériennes analysées dans cette étude.

1. Introduction

1.1. Dynamique fluviale et végétation

1Les interactions entre l’écoulement, la dynamique sédimentaire et la végétation présente dans le lit des rivières fait l’objet d’une attention croissante de la part de la communauté scientifique (Hickin, 1984 ; Steiger et al., 2005 ; Corenblit et al., 2007 ; Bendix et Stella, 2013 ; Gurnell et al., 2001, 2016). Les processus hydrologiques et géomorphologiques qui prennent place dans l’espace fluvial sont déterminants vis-à-vis de l’installation de la végétation et de sa survie, en particulier au cours des premiers stades de son développement (Corenblit et al., 2007 ; Johnson, 2000 ; Steiger et al., 2005 ; Stromberg et al., 2007). Certaines espèces, et en particulier les Salicacées (Salix sp. et Populus sp.), influencent en retour la dynamique morphologique du chenal (Gurnell, 2014). Elles stabilisent le lit de la rivière localement en ralentissant l’écoulement par leurs parties aériennes (James et al., 2004 ; Wu et al., 2005 ; Tanino et Nepf, 2008 ; Aberle et Järvelä, 2013 ; Morri et al., 2015) et en stabilisant les sédiments avec leurs racines (Simon et Collison, 2002 ; Pollen et Simon, 2005 ; Gran et al., 2015). Elles favorisent aussi le dépôt de sédiments fins (sables et limons) dans les zones du chenal où elles s’installent (López et García, 1998 ; Elliott, 2000 ; Järvelä et al., 2006). La présence de végétation dans un lit de rivière peut avoir des répercussions à grande échelle sur son fonctionnement morphologique (Friedman et al., 1996 ; Tsujimoto, 1999 ; Allain Jegou, 2002 ; Tal et al., 2004 ; Tal et Paola, 2010). On parle d’espèces « ingénieures » des milieux fluviaux (Gurnell, 2014).

1.2. Action de l’hydrologie sur la dynamique végétale des milieux fluviaux

2L’hydrologie est un facteur de contrôle important de la dynamique végétale dans le lit des rivières, directement par des actions sur les végétaux eux-mêmes et indirectement par le biais de son action sur la dynamique fluviale (telle que l’érosion / sédimentation) (Corenblit et al., 2007 ; Gurnell et al., 2012). Différentes composantes du régime hydrologique jouent un rôle vis-à-vis de la présence de la végétation (Mahoney et Rood, 1998 ; Johnson, 2000 ; Stromberg et al., 2007). Les hautes eaux favorisent la dispersion des graines et fragments et humidifient les zones disponibles pour l’installation de nouvelle végétation (Johnson, 1994, 2000 ; Mahoney et Rood, 1998 ; Gurnell et al., 2001 ; Merritt et Wohl, 2002). La vitesse de récession des hautes eaux et les étiages estivaux peuvent inversement constituer un stress pour la survie de la végétation, en lien avec la croissance du système racinaire (Mahoney et Rood, 1998 ; Foussadier, 1998 ; Johnson, 2000). Enfin, les crues remobilisent le lit de la rivière, ce qui peut causer la destruction de la végétation dans certains secteurs et permet la création de nouveaux dépôts de sédiments propices à l’installation d’une nouvelle végétation (Mahoney et Rood, 1998 ; Johnson, 2000 ; Gurnell et al., 2001 ; Dixon, 2003) La diversité des habitats et des assemblages végétaux présents dans le lit des rivières est la conséquence de ce renouvellement régulier des formes fluviales (Ward et al., 2002 ; Steiger et al., 2005 ; Bornette et al., 2008).

3Le rôle structurant des crues peu fréquentes a souvent été décrit : elles sont en mesure de détruire une grande partie de la végétation présente, mais elles sont aussi capables de créer de nouvelles surfaces propices à la colonisation d’espèces pionnières (Friedman et al., 1996 ; Polzin et Rood, 2006 ; Corenblit et al., 2010 ; Comiti et al., 2011). L’action des crues fréquentes ou intermédiaires (temps de retour compris entre moins d’un an et 10 ans) sur le renouvellement des espaces végétalisés est plus complexe. Les crues fréquentes (temps de retour inférieur à 2 ans) semblent être en mesure de détruire la jeune végétation de type Salicacée (un ou deux ans) sur les rivières à sable (Johnson, 2000 ; Dixon, 2003 ; Shafroth et al., 2010 ; Wilcox et Shafroth, 2013 ; Wintenberger, 2015). Sur les rivières à galets, des débits plus importants semblent nécessaires pour causer une destruction de la végétation, et les temps de retour capables de détruire la végétation semblent varier d’un site à l’autre (Polzin and Rood, 2006 ; Corenblit et al., 2009, 2016 ; Javernick, 2013). L’étude réalisée sur le Tagliamento en Italie, rivière en tresse à haute énergie (Surian et al., 2015), semble indiquer que les crues intermédiaires (temps de retour 1 à 2,5 ans) impactent significativement la végétation dans ce type de rivières, mais dans une moindre mesure que les crues plus importantes.

1.3. Enjeux de gestion : gestion de la végétation par des crues artificielles

4L’action de crues de temps de retour intermédiaire sur la dynamique sédimentaire, et par suite sur la dynamique végétale prenant place dans le lit des rivières, présente un intérêt pour la gestion. Les lits de nombreuses rivières se sont végétalisés au cours du XXe siècle (Graf, 1978 ; Surian, 1999 ; Shafroth et al., 1998 ; Liébault et Piégay, 2002 ; Warner, 2000 ; Vautier et al., 2002 ; Hicks et al., 2004 ; Comiti et al., 2011), ce qui présente dans certains cas des risques très forts, notamment une augmentation des inondations due au ralentissement de l’écoulement qui se traduit par une augmentation des niveaux d’eau en crue (Allain Jegou, 2002). De plus, le remplacement des habitats ouverts de type banc de galets nus par des assemblages végétaux de type forêt alluviale tend à homogénéiser l’espace fluvial et à diminuer sa qualité écologique (Pautou et Girel, 1994 ; Ligon et al., 1995 ; Girel, 2010). Dans certains secteurs de rivières, la végétation est détruite artificiellement par essartements mécaniques, par l’usage de désherbant, etc., pour gérer ce type de risque (Hicks et al., 2008 ; Vautier et al., 2002). Dans le contexte d’une évolution des pratiques de gestion en lien avec la DCE (Directive Cadre sur l’Eau de 2000), une gestion plus « douce » de la végétation par des crues artificielles réactivant la dynamique fluviale à l’aval des barrages est une solution de plus en plus souvent envisagée par les gestionnaires (Acreman et Ferguson, 2010).

5D’un point de vue théorique, deux objectifs de gestion peuvent être visés (Hughes et Rood, 2003 ; Kondolf et Wilcock, 1996) : (i) l’entretien de la largeur active, objectif visant à répondre avant tout aux problématiques de risque d’inondation et qui consiste à détruire la végétation au fur et à mesure de son installation et (ii) le maintien de divers habitats correspondant à différents stades de succession végétale, répondant aussi aux problématiques environnementales de maintien de la biodiversité, qui peut être obtenu par une érosion latérale renouvelant progressivement l’espace fluvial (Kondolf et Wilcock, 1996), ou par un renouvellement drastique des formes fluviales au cours de crues exceptionnelles (Hughes et Rood, 2003). La spécification de débits capables de remplir ces objectifs varie d’un site à l’autre, et nécessite une connaissance approfondie des processus en jeu.

1.4. Objectifs de cette étude et approche méthodologique

6Dans ce contexte, ce travail cherche à caractériser l’action de différents débits sur la dynamique sédimentaire et végétale d’une rivière à galets très impactée par les activités humaines, présentant des enjeux de gestion importants. Quels débits permettent de détruire la végétation sur une telle rivière ? Par le biais de quels mécanismes ?

7Une étude des photographies aériennes disponibles en lien avec la chronique hydrologique pour les vingt dernières années nous a permis de traiter spécifiquement les trois objectifs suivants : (i) caractériser l’évolution des surfaces de végétation à l’échelle du tronçon et de la décennie et préciser l’hydrologie associée à ces évolutions ; (ii) analyser quantitativement le lien entre différentes composantes du régime hydrologique et la destruction de végétation ; (iii) préciser les mécanismes prépondérants de la destruction de la végétation à ces échelles spatiales et temporelles.

8L'utilisation de photographies aériennes pour analyser l'évolution en plan des rivières est un outil classique de la géomorphologie fluviale (Gilvear et Bryant, 2003) utilisé en particulier pour analyser l’évolution à long terme de la végétation dans les rivières (Williams, 1978 ; Liébault et Piégay, 2001 ; Comiti et al., 2011 ; Surian et al., 2009). L’augmentation de la résolution des photos aériennes au cours des dix dernières années et l’augmentation de la qualité des données complémentaires, comme les données topographiques obtenues par LiDAR aérien, permettent de réaliser des analyses très détaillées et quantitatives de l’évolution de la végétation (Caruso et al., 2013 ; Räpple et al., accepté ; Surian et al., 2015). Surian et al. (2015) ont récemment mis en place une approche assez originale : ils ont décomposé l’évolution de la surface globale de la végétation en surfaces de végétation colonisée et détruite entre deux prises de vues aériennes en croisant des paires d’images. Les surfaces détruites ont ainsi pu être mises en lien avec la chronique hydrologique de façon quantitative. Cette étude a largement inspiré le présent travail.

2. Site d’étude

9Ce travail a été réalisé sur l’Isère, affluent du Rhône s'écoulant sur le versant ouest des Alpes françaises. Le tronçon étudié, de 19,5 km de long, se situe en Savoie, juste à l’aval de la confluence de l’Isère et de l’Arc, affluent majeur. La zone d’étude est présentée sur la Figure 1A. L’Isère est une rivière à galets fortement aménagée. Le tronçon étudié est endigué et sa largeur intra-digue est de l’ordre de 130 m. La pente varie entre 0,003 (amont du tronçon étudié) et 0,001 (aval du tronçon étudié). La granulométrie médiane est de l’ordre de 3 cm.

Fig. 1 – Site d’étude.
Fig. 1 – Study site.

Fig. 1 – Site d’étude.  Fig. 1 – Study site.

A. Situation du tronçon étudié, et aménagements hydroélectriques du bassin versant ; B. Photographie d’une partie de la zone d’étude en 2001, illustrant la morphologie actuelle du lit de la rivière. Présence de bancs alternés avec différents degrés de couverture végétale. (Sources. IGN, SISARC 2013, Alcayaga 2013, bureau d’études ARTELIA).
A. Location of study site and hydroelectric equipment in the water basin; B. Photograph of a section of the study site in 2001, showing the current morphology of the river. Alternate bars with different degrees of vegetation cover. (Sources. IGN, SISARC 2013, Alcayaga 2013, bureau d’études ARTELIA).

10L’historique des aménagements de cette rivière est représentatif des rivières alpines. Le lit de l’Isère a été endigué étroitement au XIXe siècle. De plus, la reforestation des versants et les ouvrages de correction torrentielle réalisés au cours du XIXe et du début du XXe siècle sur les versants de montagne ont donné lieu à une réduction des apports sédimentaires externes (Peiry et al., 1999). Le lit de l’Isère a ensuite été affecté par des extractions de sédiments alluviaux importantes entre les années 1950 et 1982 (Peiry et al., 1994). À partir des années 1950, l'hydrologie de l'Isère a été fortement modifiée par un ensemble complexe d'aménagements hydroélectriques (Peiry et al., 1999) (fig. 1A). Les débits médians et les crues fréquentes ont été diminués par ces aménagements, mais les crues plus rares (temps de retour moyen de 5 ans et plus) sont inchangées (Vivian, 1994). Le débit moyen et les débits de crue correspondant à différents temps de retour sont présentés dans le Tableau 1.

Tab 1 – Caractéristiques hydrologiques du tronçon étudié
Tab. 1 – Hydrological characteristics of the study reach

Tab 1 – Caractéristiques hydrologiques du tronçon étudié  Tab. 1 – Hydrological characteristics of the study reach

(Source. Banque Hydro, www.hydro.eaufrance.fr).
(Source: Banque Hydro, www.hydro.eaufrance.fr).

11À partir de la fin des années 1970, l'Isère a connu une métamorphose très importante de son fonctionnement morphodynamique. D’un système de bancs alternés mobiles peu ou pas végétalisés, typique des rivières endiguées, elle est passée à un système de bancs quasiment fixes (Vautier et al., 2002) qui se sont couverts d'une végétation ligneuse adulte (bois tendre évoluant vers les bois durs) dans des proportions très importantes. Cette évolution a eu des conséquences négatives pour la biodiversité, du fait que la création de nouvelles surfaces nécessaires au développement des espèces pionnières caractéristiques du fonctionnement naturel de l'Isère a fortement diminuée par rapport au fonctionnement antérieur (Pautou et Girel, 1994). Les espèces pionnières de l'Isère sont caractérisées par plusieurs espèces de salicacées, en particulier le saule blanc (Salix alba) et le peuplier noir (Populus nigra), et plusieurs espèces d'herbacées, notamment la petite massette (Typha minima), espèce protégée dans toute l'Europe (Pautou et Girel, 1994 ; Prunier et al., 2010). La côte du fond du lit et la surface occupée par la végétation semblent avoir dorénavant atteint un nouvel équilibre. En revanche, la hauteur des bancs végétalisés continue à augmenter par des dépôts de sédiments fins lors des crues, ce qui contribue à élever ces zones et à les isoler du chenal actif (SISARC, 2012).

3. Méthodes

3.1. Photographies aériennes et données hydrologiques utilisées

12L’analyse a été réalisée sur la période 1996-2015. On considère que cette période représente le fonctionnement actuel de la dynamique de la végétation sur l'Isère en Combe de Savoie. Une chronique horaire fiable des débits instantanés est disponible dans la Banque Hydro (www.hydro.eaufrance.fr). Dix jeux de photographies aériennes ont été utilisés. La durée moyenne entre deux prises de vues est de 2 ans, avec un maximum de 5 ans entre 1996 et 2001, et un minimum de 4 mois entre mai et septembre 2010. La résolution de ces photographies varie de 0,1 à 1 m par pixel. Les caractéristiques de ces photographies aériennes sont présentées dans le Tableau 2.

Tab. 2 – Caractéristiques des photographies aériennes utilisées dans cette étude.
Tab. 2 – Characteristics of aerial photographs analyzed in the present study.

Tab. 2 – Caractéristiques des photographies aériennes utilisées dans cette étude.Tab. 2 – Characteristics of aerial photographs analyzed in the present study.

Ces données ont été fournies par le SISARC et par EDF, ou directement téléchargées sur le site de l’IGN (www.geoportail.gouv.fr).
These data have been made accessible by the SISARC and EDF, or directly downloaded on the IGN website (www.geoportail.gouv.fr).

3.2. Occupation de l’espace inter-digues et évolution des surfaces entre deux dates

3.2.1. Numérisation de l’occupation du chenal par l’eau, les sédiments nus et la végétation

13Pour chaque date, l’occupation du chenal a été numérisée selon trois classes : (classe 1) chenal en eau, (classe 2) sédiments nus et (classe 3) végétation éparse et dense. La zone à numériser a été déterminée comme l'espace inter-digues. On a délimité manuellement les surfaces de végétation et les surfaces de sédiments nus. Compte-tenu des différences de résolution, de qualité, de luminosité et d’état phénologique entre toutes les photographies analysées, les différents stades ou types d’assemblages végétaux n’ont pas été distingués. Le chenal est considéré comme l'espace inter-digues n'étant pas occupé par l'un de ces deux types de surface. Les zones de bancs nus et les zones de chenal en eau peuvent varier à cause du débit, sans réel changement morphologique. En revanche, les zones végétalisées sont souvent situées légèrement plus haut, par conséquent les variations de débits impactent peu la définition de ces zones. Pour chaque nouvelle image, on part de la couche numérisée pour la date précédente. On limite ainsi les erreurs liées à l'interprétation des marges des surfaces : une surface est modifiée seulement si elle a changé d'une date à l'autre. Dans le cas contraire, on garde la surface définie à l'étape précédente.

3.2.2. Evolution des surfaces

14On analyse le devenir des surfaces d’une date à l’autre en comparant les couches d’occupation du chenal à deux dates successives. Neufs types d’évolution des surfaces sont possibles ; ils sont répertoriés dans le Tableau 3.

15Les classes VG ‑> CE et VG ‑> SN (VG : végétation ; CE : chenal en eau ; SN : surface nue) représentent les zones où la végétation disparaît entre deux dates, que l’on interprète comme une destruction de végétation. Elles font l'objet d'une attention particulière : pour chacun des polygones ayant ces attributs, on vérifie manuellement, en regardant à nouveau les photographies aériennes, si la destruction de végétation est réelle ou si elle semble être le fruit d'une erreur de numérisation. Une attitude conservatrice est adoptée : dans le doute on considère qu'il n'y a pas eu de destruction de végétation. Ainsi, les surfaces de végétation détruite obtenues sont plutôt sous-estimées que surestimées. Cette étape est fastidieuse ; nous pensons cependant qu'elle améliore significativement l'estimation des surfaces de végétation détruite entre deux dates.

Tab. 3 – Type d’évolution des surfaces entre deux dates successives.
Tab. 3 – Possible evolution of surfaces between two subsequent dates.

Tab. 3 – Type d’évolution des surfaces entre deux dates successives.Tab. 3 – Possible evolution of surfaces between two subsequent dates.

3.2.3. Estimation des incertitudes

16Les incertitudes et erreurs liées à ces traitements sont de plusieurs ordres : (i) la précision intrinsèque de la numérisation liée à l'échelle de la numérisation (1:3000e) et aux traitements numériques (succession de rastérisation et de vectorisation des couches analysées) ; (ii) l'interprétation des surfaces, plus ou moins aisée selon les caractéristiques de la prise de vue (ensoleillement, netteté), des surfaces (couvert végétal, types et couleur des sédiments, etc.), et la qualité du géoréférencement. Ces incertitudes ont été quantifiées pour les surfaces de végétation détruite en comparant les surfaces obtenues à différentes étapes du traitement. Elles sont de l’ordre de 10 %.

3.3. Lien entre la destruction de la végétation et l’hydrologie : descripteurs de l’hydrologie et traitements statistiques

17Plusieurs variables caractérisant la chronique hydrologique entre deux prises de vues aériennes ont été calculées : le débit maximal instantané ; le nombre de crues : une crue est définie ici comme un événement dépassant 300 m3/s à Montmélian. Ce débit représente le début de submersion des bancs dans la zone d’étude (Jourdain, 2017) ; le volume d'eau total ayant transité à Montmélian ; le volume d'eau au-dessus de différents seuils à Montmélian ; les volumes d'eau à Montmélian dans différentes gammes de débits. Les deux dernières variables permettent d'intégrer à la fois la valeur et la durée des débits au-dessus d'un certain seuil. La Figure 2 présente schématiquement la signification de ces variables. Ces paramètres décrivent différentes composantes du régime hydrologique, mais ils sont tous corrélés.

18Les relations liant les paramètres hydrologiques décrits ci-dessus et les surfaces de végétation détruite entre deux dates ont été analysées à l'aide de régressions linaires simples. Les paramètres hydrologiques sont considérés comme variables explicatives, tandis que la surface détruite est considérée comme variable à expliquer. La surface de végétation détruite est prise en compte comme une fraction de la surface végétalisée au début de la période.

Fig. 2 – Description schématique de deux paramètres décrivant l’hydrologie entre deux dates.
Fig. 2 – Diagram illustrating two parameters used to describe hydrological time series between two dates.

Fig. 2 – Description schématique de deux paramètres décrivant l’hydrologie entre deux dates.  Fig. 2 – Diagram illustrating two parameters used to describe hydrological time series between two dates.

A. Volume d’eau transité au-dessus d’un débit seuil ; B. Volume d’eau transité dans une gamme de débits donnée.
A. Volume of water flowing above a threshold discharge; B. Volume of water flowing within a given range of discharges.

3.4. Type de destruction de la végétation : aperçu des mécanismes

19Pour chaque surface de végétation détruite (classe VG ‑> CE et VG ‑> SN), on caractérise le type de destruction observé, en identifiant le mécanisme de destruction associé. Les catégories retenues sont décrites ci-dessous, et illustrées sur la Figure 3.

Fig. 3 – Illustration des quatre types de destruction de végétation observés sur les photographies aériennes.
Fig. 3 – Illustration of the types of vegetation removal observed on aerial photographs.

Fig. 3 – Illustration des quatre types de destruction de végétation observés sur les photographies aériennes.  Fig. 3 – Illustration of the types of vegetation removal observed on aerial photographs.

Pour chaque mécanisme, on présente une surface végétalisée à une date donnée et l'évolution de cette surface pour une date ultérieure. A. Érosion ou dépôt de surface ; B. Érosion latérale ; C. Disparition de l’unité morphologique, D. Destruction artificielle de la végétation.
For each mechanism, a vegetated surface is presented for a given date and its evolution is shown for a subsequent date. A. Surface erosion or deposition; B. Lateral erosion; C. Disappearance of a morphological unit; D. Artificial removal of vegetation.

3.4.1. Érosion ou dépôt de surface

20L'unité morphologique reste identifiable, la zone de végétation se trouve en milieu et non en bordure de banc, et la surface où la végétation était présente à la date initiale n'a pas ou peu changé, si ce n'est la disparition de la végétation. Ce type de destruction concerne plutôt la végétation ligneuse jeune ou la végétation herbacée.

3.4.2. Érosion latérale de type érosion de berge

21L’unité morphologique est toujours bien identifiable, mais sa forme a changé avec une rupture très nette en bordure du banc à la fin de la période. Quatre types d'érosion latérale ont été distingués, selon la dynamique morphologique en place : (i) érosion à l'amont du banc : ce type d'érosion latérale est souvent lié à une migration du banc vers l'aval. L'amont du banc est généralement situé en sortie de courbe, (ii) érosion à l'aval du banc : ce type d'érosion latérale est souvent lié à un raccourcissement du banc. Il est très souvent associé à un dépôt important à l'amont du banc suivant. L'aval du banc est généralement en entrée de courbe, (iii) érosion sur les côtés du banc : c'est un processus d'amincissement du banc, (iv) érosion en milieu de banc, en bordure de chenal secondaire.

3.4.3. Disparition de l'unité morphologique

22L’unité morphologique où se trouve la végétation au début de la période n'est plus identifiable en tant que telle à la fin de la période. La disparition de l’unité morphologique peut résulter d’une érosion latérale progressive de grande ampleur, ou d’une érosion rapide causée par une diversion de chenal d’écoulement principal potentiellement liée à des dépôts importants (Kleinhans et al., 2013).

3.4.4. Destruction artificielle de la végétation

23La végétation est détruite artificiellement, par essartement ou arasement. On connait le secteur concerné par ces travaux (SISARC, 2013). De plus, ces zones sont assez faciles à distinguer : la végétation bien développée d'un banc entier est détruite d'un coup, sans qu'il n'y ait de changement important de la morphologie du banc en question. Les zones de destruction artificielle de la végétation sont exclues de l'essentiel des analyses suivantes.

5. Résultats

5.1. Hydrologie et surfaces végétalisées entre 1996 et 2015

24La Figure 4 présente la chronique hydrologique à Montmélian pour la période 1996-2015 et la surface végétalisée dans l’espace inter-digue pour chaque jeu de photographies analysé. Cette période compte quatre crues décennales, en mars 2001, mai 2008, mai 2010 et mai 2015 (cette dernière est survenue après la dernière photographie aérienne analysée). La surface occupée par la végétation varie entre 42 et 62 ha (1 ha = 10m²), ce qui représente 20 à 30 % de l'espace inter-digues selon les années (surface totale de 212 ha).

Fig. 4 – Hydrologie et végétation au cours de la période 1996-2015.
Fig. 4 – Hydrology and vegetation for the period 1996-2015.

Fig. 4 – Hydrologie et végétation au cours de la période 1996-2015.  Fig. 4 – Hydrology and vegetation for the period 1996-2015.

A. Chronique hydrologique à Montmélian entre 1996 et 2015 et dates des photographies aériennes analysées ; B. Étendue de la couverture végétale dans l’espace inter-digue pour chaque date (l’ensemble de la zone analysée est de 212 ×10m²).
A. Hydrological time series at Montmélian from 1995 to 2015 and dates of analyzed aerial photographs; B. Area covered by vegetation within the banks for each date (total area of 212×104m²).

25La Figure 5 présente le détail des surfaces de végétation détruite et des surfaces colonisées entre deux prises de vues aériennes successives (fig. 5C), ainsi que la durée des périodes (fig. 5A) et les volumes de hautes eaux (fig. 5B). En complément, le Tableau 4 présente les valeurs des surfaces de végétation détruite et des surfaces colonisées. Ces surfaces présentent une variabilité importante. Les périodes où l’installation de végétation a été la plus importante (périodes 1, 3 et 9, surfaces colonisées > 9 ha) ne semblent pas avoir de lien direct avec les volumes de hautes eaux. Les périodes 1, 4 et 7 ont été marquées par une destruction naturelle importante de la végétation (surfaces de végétation détruite > 7 ha), c’est-à-dire une destruction liée à la dynamique fluviale et non à une intervention mécanique directe de type essartement. Ces trois périodes ont aussi été marquées par des volumes de hautes eaux importants par rapport aux autres périodes du jeu de données (fig. 5). La destruction naturelle maximale observée est 16,6 % pour la période 1 (juillet 1996 – juillet 2001). La crue décennale de mai 2010, encadrée très précisément par deux jeux de photographies aériennes, a entraîné la destruction de 5,3 % de la surface végétalisée. En moyenne, entre 1996 et 2015, la végétation a colonisé 2,87 ha par an, soit 6,2 % par an par rapport à la surface végétalisée en 1996. La destruction naturelle de végétation a représenté 1,58 ha par an, soit 3,4 % par rapport à la surface végétalisée en 1996. Le déséquilibre entre l’installation de végétation et la destruction de végétation est en grande partie compensé par la destruction artificielle de végétation qui a été réalisée au cours des périodes 5 et 7.

Fig. 5 – Caractéristiques des périodes analysées et évolution des surfaces végétalisées.
Fig. 5 – Characteristics of analyzed periods and evolution of vegetated surfaces.

Fig. 5 – Caractéristiques des périodes analysées et évolution des surfaces végétalisées.Fig. 5 – Characteristics of analyzed periods and evolution of vegetated surfaces.

A. Durée des périodes ; B. Volumes de hautes eaux (débit supérieur à 300 m3/s) ; C. Évolution des surfaces végétalisées entre deux prises de vue aériennes. Surfaces colonisées et surfaces détruites.
A. Period duration; B. Volumes of water at high discharges (> 300 m³.s-1); C. Evolution of vegetated surfaces between subsequent aerial photographs. Establishment and removal.

Tab. 4 – Surfaces colonisées par la végétation et surfaces de végétation détruite pour les périodes analysées.
Tab. 4 – Areas of newly established vegetation and areas of removed vegetation for each analysed periods.

Tab. 4 – Surfaces colonisées par la végétation et surfaces de végétation détruite pour les périodes analysées.  Tab. 4 – Areas of newly established vegetation and areas of removed vegetation for each analysed periods.

Les pourcentages sont calculés par rapport à la surface végétalisée au début de la période analysée ; les surfaces détruites artificiellement sont indiquées en italiques.
Percentages are computed relative to vegetated surface at the beginning of the period; vegetated areas removed artificially are indicated through italics.

5.2. Lien entre la destruction de végétation et l’hydrologie

26Le lien entre différentes composantes du régime hydrologique et la destruction naturelle de végétation a été analysé quantitativement. La Figure 6 présente plusieurs modèles de régression linéaire caractérisant le lien entre les surfaces de végétation détruite entre deux dates et différents descripteurs de l'hydrologie au cours de la période concernée. Les coefficients de détermination R² sont indiqués. Les surfaces de végétation détruites sont normalisées par la surface végétalisée au début de chaque période. Il existe une tendance très nette pour tous les descripteurs du débit présentés : plus l'hydrologie est forte, plus les surfaces détruites sont importantes.

Fig. 6 – Modèles de régression linéaire décrivant la relation entre les surfaces de végétation détruite et différents descripteurs de l’hydrologie entre deux dates de prises de vues aériennes
Fig. 6 – Linear regression models describing the relationship between areas of removed vegetation and different descriptors of hydrology between two dates of aerial photographs.

Fig. 6 – Modèles de régression linéaire décrivant la relation entre les surfaces de végétation détruite et différents descripteurs de l’hydrologie entre deux dates de prises de vues aériennes  Fig. 6 – Linear regression models describing the relationship between areas of removed vegetation and different descriptors of hydrology between two dates of aerial photographs.

A. Volume d'eau total ayant transité à Montmélian ; B. Débit maximal au cours de la période ; C. Volume d'eau total ayant transité à Montmélian au-dessus de 300 m³/s ; D. Volume d'eau ayant transité à Montmélian avec un débit situé entre 300 et 350 m³/s ; E. Volume d'eau total ayant transité à Montmélian au-dessus de 400 m³/s ; F. Volume d'eau ayant transité à Montmélian avec un débit situé entre 400 et 450 m³/s ; G. Volume d'eau total ayant transité à Montmélian au-dessus de 500 m³/s ; H. Volume d'eau ayant transité à Montmélian avec un débit situé entre 500 et 550 m³/s.
A. Total volume of water discharged at Montmélian (i.e total cumulative discharge); B. Maximum discharge; C. Volume of water discharged at Montmélian above 300 m³.s-1; D. Volume of water discharged at Montmélian between 300 et 350 m³.s-1; E. Volume of water discharged at Montmélian above 400 m³.s-1; F. Volume of water discharged at Montmélian between 400 et 450 m³.s-1; G. Volume of water discharged at Montmélian above 500 m³.s-1; H. Volume of water discharged at Montmélian between 500 et 550 m³.s-1.

27La Figure 7 complète ces informations. Elle présente les coefficients de détermination R² obtenus pour différentes relations testées entre les variables décrivant le débit et les surfaces de végétation détruite. Toutes les relations dont le coefficient de détermination est présenté sur la Figure 7 sont statistiquement significatives (p-value < 0,05). Ce résultat suggère une très forte dépendance des surfaces de végétation détruite entre deux dates à l'hydrologie au cours de la période. De plus, les fortes corrélations existant entre les différents descripteurs de l’hydrologie permettent d’expliquer que tous les modèles de régression linéaire testés soient significatifs. Certains ont un pouvoir explicatif, caractérisé ici par le R², plus important que d'autres. Cela permet de distinguer les composantes du régime hydrologique qui expliquent le mieux la destruction de végétation.

Fig. 7 – Coefficients de détermination R² des modèles linéaires uni-variables testés et statistiquement significatif pour un intervalle de confiance de 95 %.
Fig. 7 – Coefficients of determination R² of simple linear regression models tested and statistically significant at the 95 % confidence interval.

Fig. 7 – Coefficients de détermination R² des modèles linéaires uni-variables testés et statistiquement significatif pour un intervalle de confiance de 95 %.  Fig. 7 – Coefficients of determination R² of simple linear regression models tested and statistically significant at the 95 % confidence interval.

La variable à expliquer est la surface de végétation détruite en fraction de la surface végétalisée au début de la période. Les variables explicatives sont les descripteurs de l’hydrologie nommés en abscisses.
The dependent variable is the area of removed vegetation as a fraction of vegetated area at the beginning of the period. The explanatory variables are the descriptors of hydrology indicated on the x-axis.

28Parmi les régressions linéaires présentées sur la Figure 6, la relation liant le débit maximal au cours de la période aux surfaces de végétation détruite est celle qui fonctionne le moins bien, avec un R² de 0,63. Les descripteurs du débit qui renseignent les volumes transités au-dessus d'un débit seuil ou par tranches de débits sont des prédicteurs plus performants des surfaces de végétation détruite. Ce fait semble indiquer que les volumes d’eau transités ont un rôle plus important que les pics de débits pour la destruction de végétation. Ce résultat est cohérent d’un point de vue physique : l’énergie brute totale dissipée dans le chenal est proportionnelle aux volumes d’eau transités (intensité et durée de la perturbation), non aux débits maximaux (intensité seule).

29La Figure 7 ainsi que la Figure 6E-H permettent de voir que les relations les plus fortes ont été trouvées pour des débits situés entre 350 et 600 m3/s. Le coefficient de détermination est supérieur à 95 % pour les descripteurs du débit suivants : le volume d'eau transité à Montmélian pour des débits supérieurs à 350, 400 et 450 m3/s, le volume d'eau transité à Montmélian pour des débits situés entre 450 et 500 m3/s, entre 500 et 550 m3/s et entre 550 et 600 m3/s. Le coefficient de détermination le plus important, de 98,5 %, est atteint pour le volume d'eau transité entre 500 et 550 m3/s (fig. 6H). On voit cependant (fig. 6H) qu'une destruction de végétation peut avoir lieu même quand ce paramètre est nul, ce qui signifie que des débits plus faibles peuvent aussi détruire des surfaces végétalisées. Ces éléments suggèrent que les débits les plus efficaces pour la destruction de la végétation, à la fois en termes d’amplitude et de durée, sont ceux compris entre 350 et 600 m3/s, soit d’un temps de retour légèrement inférieur à 1 an à un temps de retour légèrement inférieur à 5 ans (tab. 1). Les débits de temps de retour de l’ordre de 2 ans semblent particulièrement efficaces.

5.3. Mécanismes de destruction de la végétation

30La Figure 8 présente les surfaces de végétation détruite pour chaque période, décomposées par type de destruction observé (fig. 3). Au cours des périodes 5 (août 2009 à mai 2010) et 7 (septembre 2010 à août 2013), la destruction artificielle de la végétation concerne des surfaces significatives (3 et 7 ha respectivement). Parmi les mécanismes naturels de destruction de végétation, l'érosion latérale est le type de destruction le plus souvent observé. L'érosion latérale a lieu le plus souvent à l'amont du banc, à la sortie de la courbe de l’écoulement associée au banc précédent (configuration de la Figure 3B), ce qui témoigne d'un fonctionnement de migration des bancs vers l'aval. L’importance de la destruction de végétation par érosion latérale en amont de banc avait déjà été mise en évidence sur l'Isère par Vautier (2000).

Fig. 8 – Surfaces de végétation détruite pour chaque période selon les différents types de destruction observés.
Fig. 8 – Areas of removed vegetation for each period, decomposed by processes of observed vegetation removal.

Fig. 8 – Surfaces de végétation détruite pour chaque période selon les différents types de destruction observés.  Fig. 8 – Areas of removed vegetation for each period, decomposed by processes of observed vegetation removal.

31La destruction de la végétation liée à une disparition totale de l'unité morphologique a été observée principalement au cours des périodes 1 (juillet 1996 à juillet 2001), 4 (septembre 2006 à août 2009) et 7 (septembre 2010 à août 2013), qui ont connu des surfaces de végétation détruite supérieures à 10 %. Ces périodes ont toutes duré au moins deux ans, et ont connu des forts débits (fig. 5). La disparition d'une unité morphologique peut être la conséquence d’une érosion latérale progressive mais de grande ampleur, ou d’une érosion très rapide suite à un changement de position du talweg.

32Les mécanismes de destruction de végétation par érosion ou dépôt de surface sans changement morphologique majeur sont très minoritaires pour toutes les périodes de l'étude. Ce type de destruction est peut-être sous-estimé dans cette étude. En effet, il concerne principalement la végétation herbacée ou la végétation ligneuse jeune (< 2 ans) (Wilcox et Shafroth 2013 ; Wintenberger 2015), qu’on ne distingue pas très bien à partir des photographies aériennes. Cependant, des observations de terrain réalisées en parallèle de l’étude présentée ici confirment la faible importance de la destruction de végétation par le bais de mécanismes de surface (érosion ou dépôt superficiels) sur ce tronçon, y compris pour la végétation herbacée et la végétation ligneuse jeune (Jourdain, 2017). Ainsi, l'essentiel de la destruction de la végétation est attribuable à un mécanisme d'érosion latérale, localisé en majeure partie à l’amont des bancs.

6. Discussion, conclusion et perspectives

6.1. Discussion

6.1.1. L’hydrologie et la dynamique sédimentaire et végétale de l’Isère

33Dans le lit de l’Isère en Combe de Savoie, l’hydrologie semble être un contrôle de premier ordre de la destruction de la végétation du lit, comme en témoigne les modèles de régression linéaire reliant les composantes du régime hydrologique avec les surfaces de végétation détruite. Les volumes d’eau transités pour de forts débits, de temps de retour 1 à 5 ans environ, semblent être à l’origine de la plus grande partie de la destruction de la végétation. Ce renouvellement est progressif, il dépend principalement de l’érosion latérale dans le cadre de la migration des bancs vers l’aval. Ce fonctionnement est en accord avec d’autres observations effectuées sur l’Isère (SISARC, 2012 ; Vautier, 2000). L’érosion latérale concerne tous les stades de la succession végétale ; par conséquent, la vulnérabilité de la végétation ne dépend pas forcément de son stade de développement.

34Globalement, le renouvellement de la végétation est lent sur l’Isère entre 1996 et 2015, malgré l'occurrence de quatre crues décennales, la surface de végétation détruite annuellement est en moyenne 3,4 % de la surface totale végétalisée. Cette valeur est faible en comparaison du taux moyen des nouvelles surfaces colonisées, qui est de 6,2 % sur cette période. Dans le fonctionnement actuel du secteur étudié, cet écart est en grande partie compensé par la destruction artificielle de la végétation. Les crues de temps de retour 10 ans ne sont pas en mesure de restructurer drastiquement l’espace fluvial sur ce site.

6.1.2. Comparaison avec d’autres sites

35Ce fonctionnement semble comparable au fonctionnement d’autres rivières à galets fortement aménagées décrites dans la littérature. Par exemple, sur la rivière en tresses Ahuriri en Nouvelle Zélande, une crue de temps de retour 2 ans a détruit seulement 2,6 % de la végétation en place (Javernick, 2013). Sur la Garonne, une crue de temps de retour 20 ans n'est pas en mesure de détruire significativement la végétation présente (Corenblit et al., 2016).

36Le Tagliamento, large rivière à galets en tresses des Alpes italiennes très peu impactée par les activités humaines (Ward et al., 1999), fournit un point de comparaison plus précis : une étude y a été réalisée avec des objectifs et des méthodes comparables aux nôtres (Surian et al., 2015). Les gammes de débits permettant la destruction de végétation sont similaires sur ces deux sites : la destruction de la végétation a lieu à des débits de temps de retour annuel, tandis que les meilleures relations sont obtenues pour les volumes transités à des débits moins fréquents (temps de retour supérieur à 2,5 ans). De plus, sur ces deux rivières, la destruction de la végétation est principalement due à un renouvellement des formes fluviales lié à l’érosion latérale des bancs et des îles végétalisées (Surian et al., 2015). Cependant, les modèles de régression linéaire liant les descripteurs de l’hydrologie aux surfaces de végétation détruites sont moins performants dans l’étude réalisée sur le Taglimento, car la configuration géométrique du lit non endigué du Tagliamento est plus complexe que celle de l’Isère, avec une largeur en eau beaucoup plus fluctuante dans l’espace et selon le débit. De plus, l’hydrologie n’est pas le seul facteur de contrôle du renouvellement des formes fluviales ; les apports sédimentaires en sont un autre, et il est possible qu’ils soient à la fois plus importants et plus variables dans le cas du Tagliamento. La dynamique sédimentaire de la rivière Tagliamento est plus intense que celle de l’Isère, les surfaces de végétation détruite sont plus grandes, et la largeur maintenue sans végétation adulte est beaucoup plus vaste sur cette rivière.

6.2. Conclusion

37Cette étude a permis de montrer que la destruction de végétation sur l’Isère entre la confluence de l’Arc et Montmélian est bien expliquée par les volumes d’eau transités entre 350 m³/s (temps de retour < 1 an) et 600 m3/s (temps de retour de l’ordre de 5 ans). Les volumes transités dans la gamme 500-550 m3/s (temps de retour de 2-3 ans) offrent la meilleure relation entre hydrologie et surfaces de végétation détruite. Les volumes transités dans ces gammes de débits ont plus d’efficacité que les débits maximums atteints. La destruction de la végétation résulte principalement de l’érosion latérale des bancs végétalisés ; elle concerne des surfaces modestes par rapport à l’installation de nouvelle végétation. La relation hydrologie - destruction de végétation que nous avons quantifiée sur l’Isère semble caractéristique des rivières à galets fortement aménagées.

38Des lâchers d’eau correspondants aux débits identifiés permettraient probablement d’augmenter les surfaces de végétation détruites par érosion latérale. Cette gestion des flux favoriserait le maintien de divers habitats accueillant des communautés à tous les stades de développement, en soutenant un renouvellement graduel des formes fluviales. Cependant, compte tenu du coût des lâchers d’eau (pouvant aller jusqu’à plusieurs millions d’euros selon le contexte énergétique du moment, la place de l’ouvrage concerné dans le réseau et les débits/durées de ces lâchers) et de l’ampleur relativement faible des surfaces végétalisées détruites sur l’Isère par l’hydrologie, il semble que ce type de gestion ne pourra pas remplacer totalement l’entretien artificiel de la végétation.

6.3. Perspectives

39Pour améliorer la compréhension du fonctionnement sédimentaire et végétal des rivières à galets fortement aménagées, une analyse détaillée des facteurs influant l’érosion latérale, outre l’hydrologie, serait pertinente. Le lien entre l’incision du lit, la hauteur des bancs, et les zones les plus favorables à l’érosion latérale peut être expliqué à partir des photographies aériennes couplées à des données topographiques (par exemple provenant de relevés LiDAR) et bathymétriques. En outre, le rôle des quantités de sédiments grossiers disponibles et des modalités de leur transport pourrait être abordé dans un premier temps en étudiant la relation entre la mobilité des dépôts sédimentaires non végétalisés et l’érosion des bancs végétalisés. La mesure des flux de sédiments grossiers, bien qu’extrêmement complexe (Geay et al., 2017), permettrait de compléter ces analyses. L’Isère en Combe de Savoie faisant l’objet actuellement de travaux d’arasement des bancs de grande ampleur, un suivi de l’évolution morphologique de ce secteur et de l’installation de la végétation fournirait un retour d’expérience extrêmement riche dans le contexte de la gestion et de la restauration des grandes rivières à galets fortement anthropisées.

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Annexe

Abridged English Version

In river environments, riparian habitat diversity is dependent upon the frequent mobilization and renewal of fluvial bars and islands during high flow events. Many rivers worldwide have recently narrowed and stabilized, and mature vegetation has established on fluvial macroforms. This trend is usually associated to a loss of habitat diversity as channel renewal lessens and less space becomes available to pioneer vegetation establishment. Moreover, it can cause an increase in flood risks as vegetation slows down the flow. The impact of frequent or intermediate high flow events (return interval <1 year to 10 years) on vegetated macroform turnover in river beds is quite complex and changes in different types of river. These high flow events are interesting from a management perspective and the use of artificial floods in order to mitigate riparian vegetation establishment is being increasingly considered. In this context, our study was aimed at characterizing the impact of high flow events of different magnitudes on sediment and vegetation dynamics in a heavily managed gravel bed river, with high stakes in terms of vegetation management. Our specific objectives were: (i) to characterize the evolution of vegetated area at the reach scale and on decadal timescales, (ii) to analyze the link between different components of the hydrological regime and vegetation removal, and (iii) to outline the main mechanisms of vegetation removal at these scales.

Our study was conducted on the Isere River, an embanked and heavily managed gravel bed river flowing in the French Alps (fig. 1). Both mean and high flows are decreased by reservoir dams and flow diversions aimed at hydroelectric production, and sediment supply has been impacted by important in-bed gravel extractions between 1950 and 1980 and by torrent control works on tributaries.

We analyzed the evolution of vegetated area in the bed for the period 1996-2015 from 10 sets of aerial photographs 2 years apart on average. Areas where vegetation was removed between two subsequent photographs were related to hydrology of that given period, using linear regression models (based on the methodology developed by Surian, 2015). We also distinguished between the processes responsible for observed vegetation removal.

The study period was characterized by highly variable discharge conditions and the occurrence of five major floods with a return interval of 10 years. Vegetation was present on 20% to 30% of the bed surface within the banks. Over the study period, natural vegetation removal occurred on a relatively small cumulative area compared to vegetation establishment: on average 3.4% of vegetated area was destroyed annually while vegetation cover increased by 6.2% (compared to vegetated area at the start of the study period). The effects of one 10-year flood event (May, 2010) were particularly well constrained by two successive aerial photographs and showed that the event led to the removal of only 5.3% of vegetated area. The disparity between vegetation establishment and vegetation removal along the study reach has thus far been compensated by artificial vegetation clearing.

We observed a strong link between hydrological conditions and area of removed vegetation. Many descriptors of the hydrological time series, including maximum discharge, total cumulative discharge, and cumulative discharge above or between different thresholds, have showed statistically significant correlations with areas of vegetation removed. Descriptors based on cumulative discharges had a stronger correlation with vegetation removal than maximum discharges. This result is consistent with the fact that the energy dissipated within the river bed is proportional to the volume of water flowing through a period of time, and not to maximum discharges. The best correlations, i.e. those with a R² higher than 95%, were found for the following descriptors of the hydrological time series (fig. 7): volumes of water flowing above 350, 400 and 450 m3.s-1, and volumes of water flowing between 450 and 500 m3/s, between 500 and 550 m3.s-1, and between 550 and 600 m3.s-1. These discharges have a return interval between less than a year and about 5 years (a 1-year flood is 420 m3.s-1, a 5-year flood is 630 m3.s-1). Most natural vegetation removal was due to lateral erosion along the upstream ends of bars, indicating a gradual renewal of vegetated areas through downstream migration of bars. This is in agreement with previous studies (SISARC, 2012 ; Vautier, 2000).

The dynamics observed in this study on the Isere River resembles that of other heavily managed gravel bed rivers. In more natural gravel bed rivers, it seems that flows associated with the renewal of vegetated areas have similar return intervals to those observed over the study period on the Isere. However sediment transport and dynamics are overall more intense during these events, resulting in faster vegetation turnover and a larger width maintained free of mature vegetation (Surian, 2015). In terms of management, this study allowed us to identify the hydrological parameters which appear to be most efficient at removing vegetation for the study site, namely the cumulative discharges between 350 and 600 m3.s-1. Artificial floods within this range of discharges can be expected to help maintain a diverse riparian environment with a range of vegetation ages. However, considering the costs of releasing flows of these magnitudes coupled with the relatively low areas of vegetation removed due to hydro-sedimentary dynamics, artificial floods alone are unlikely to be sufficient to meet vegetation management objectives on the Isere River.

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Table des illustrations

Titre Fig. 1 – Site d’étude. Fig. 1 – Study site.
Légende A. Situation du tronçon étudié, et aménagements hydroélectriques du bassin versant ; B. Photographie d’une partie de la zone d’étude en 2001, illustrant la morphologie actuelle du lit de la rivière. Présence de bancs alternés avec différents degrés de couverture végétale. (Sources. IGN, SISARC 2013, Alcayaga 2013, bureau d’études ARTELIA). A. Location of study site and hydroelectric equipment in the water basin; B. Photograph of a section of the study site in 2001, showing the current morphology of the river. Alternate bars with different degrees of vegetation cover. (Sources. IGN, SISARC 2013, Alcayaga 2013, bureau d’études ARTELIA).
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11761/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 2,6M
Titre Tab 1 – Caractéristiques hydrologiques du tronçon étudié Tab. 1 – Hydrological characteristics of the study reach
Crédits (Source. Banque Hydro, www.hydro.eaufrance.fr). (Source: Banque Hydro, www.hydro.eaufrance.fr).
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11761/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 144k
Titre Tab. 2 – Caractéristiques des photographies aériennes utilisées dans cette étude.Tab. 2 – Characteristics of aerial photographs analyzed in the present study.
Légende Ces données ont été fournies par le SISARC et par EDF, ou directement téléchargées sur le site de l’IGN (www.geoportail.gouv.fr). These data have been made accessible by the SISARC and EDF, or directly downloaded on the IGN website (www.geoportail.gouv.fr).
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11761/img-3.jpg
Fichier image/jpeg, 288k
Titre Tab. 3 – Type d’évolution des surfaces entre deux dates successives.Tab. 3 – Possible evolution of surfaces between two subsequent dates.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11761/img-4.jpg
Fichier image/jpeg, 144k
Titre Fig. 2 – Description schématique de deux paramètres décrivant l’hydrologie entre deux dates. Fig. 2 – Diagram illustrating two parameters used to describe hydrological time series between two dates.
Légende A. Volume d’eau transité au-dessus d’un débit seuil ; B. Volume d’eau transité dans une gamme de débits donnée. A. Volume of water flowing above a threshold discharge; B. Volume of water flowing within a given range of discharges.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11761/img-5.png
Fichier image/png, 186k
Titre Fig. 3 – Illustration des quatre types de destruction de végétation observés sur les photographies aériennes. Fig. 3 – Illustration of the types of vegetation removal observed on aerial photographs.
Légende Pour chaque mécanisme, on présente une surface végétalisée à une date donnée et l'évolution de cette surface pour une date ultérieure. A. Érosion ou dépôt de surface ; B. Érosion latérale ; C. Disparition de l’unité morphologique, D. Destruction artificielle de la végétation.For each mechanism, a vegetated surface is presented for a given date and its evolution is shown for a subsequent date. A. Surface erosion or deposition; B. Lateral erosion; C. Disappearance of a morphological unit; D. Artificial removal of vegetation.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11761/img-6.png
Fichier image/png, 4,2M
Titre Fig. 4 – Hydrologie et végétation au cours de la période 1996-2015. Fig. 4 – Hydrology and vegetation for the period 1996-2015.
Légende A. Chronique hydrologique à Montmélian entre 1996 et 2015 et dates des photographies aériennes analysées ; B. Étendue de la couverture végétale dans l’espace inter-digue pour chaque date (l’ensemble de la zone analysée est de 212 ×10m²). A. Hydrological time series at Montmélian from 1995 to 2015 and dates of analyzed aerial photographs; B. Area covered by vegetation within the banks for each date (total area of 212×104m²).
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11761/img-7.png
Fichier image/png, 207k
Titre Fig. 5 – Caractéristiques des périodes analysées et évolution des surfaces végétalisées.Fig. 5 – Characteristics of analyzed periods and evolution of vegetated surfaces.
Légende A. Durée des périodes ; B. Volumes de hautes eaux (débit supérieur à 300 m3/s) ; C. Évolution des surfaces végétalisées entre deux prises de vue aériennes. Surfaces colonisées et surfaces détruites. A. Period duration; B. Volumes of water at high discharges (> 300 m³.s-1); C. Evolution of vegetated surfaces between subsequent aerial photographs. Establishment and removal.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11761/img-8.png
Fichier image/png, 237k
Titre Tab. 4 – Surfaces colonisées par la végétation et surfaces de végétation détruite pour les périodes analysées. Tab. 4 – Areas of newly established vegetation and areas of removed vegetation for each analysed periods.
Légende Les pourcentages sont calculés par rapport à la surface végétalisée au début de la période analysée ; les surfaces détruites artificiellement sont indiquées en italiques.Percentages are computed relative to vegetated surface at the beginning of the period; vegetated areas removed artificially are indicated through italics.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11761/img-9.jpg
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Titre Fig. 6 – Modèles de régression linéaire décrivant la relation entre les surfaces de végétation détruite et différents descripteurs de l’hydrologie entre deux dates de prises de vues aériennes Fig. 6 – Linear regression models describing the relationship between areas of removed vegetation and different descriptors of hydrology between two dates of aerial photographs.
Légende A. Volume d'eau total ayant transité à Montmélian ; B. Débit maximal au cours de la période ; C. Volume d'eau total ayant transité à Montmélian au-dessus de 300 m³/s ; D. Volume d'eau ayant transité à Montmélian avec un débit situé entre 300 et 350 m³/s ; E. Volume d'eau total ayant transité à Montmélian au-dessus de 400 m³/s ; F. Volume d'eau ayant transité à Montmélian avec un débit situé entre 400 et 450 m³/s ; G. Volume d'eau total ayant transité à Montmélian au-dessus de 500 m³/s ; H. Volume d'eau ayant transité à Montmélian avec un débit situé entre 500 et 550 m³/s. A. Total volume of water discharged at Montmélian (i.e total cumulative discharge); B. Maximum discharge; C. Volume of water discharged at Montmélian above 300 m³.s-1; D. Volume of water discharged at Montmélian between 300 et 350 m³.s-1; E. Volume of water discharged at Montmélian above 400 m³.s-1; F. Volume of water discharged at Montmélian between 400 et 450 m³.s-1; G. Volume of water discharged at Montmélian above 500 m³.s-1; H. Volume of water discharged at Montmélian between 500 et 550 m³.s-1.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11761/img-10.png
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Titre Fig. 7 – Coefficients de détermination R² des modèles linéaires uni-variables testés et statistiquement significatif pour un intervalle de confiance de 95 %. Fig. 7 – Coefficients of determination R² of simple linear regression models tested and statistically significant at the 95 % confidence interval.
Légende La variable à expliquer est la surface de végétation détruite en fraction de la surface végétalisée au début de la période. Les variables explicatives sont les descripteurs de l’hydrologie nommés en abscisses. The dependent variable is the area of removed vegetation as a fraction of vegetated area at the beginning of the period. The explanatory variables are the descriptors of hydrology indicated on the x-axis.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11761/img-11.png
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Titre Fig. 8 – Surfaces de végétation détruite pour chaque période selon les différents types de destruction observés. Fig. 8 – Areas of removed vegetation for each period, decomposed by processes of observed vegetation removal.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/11761/img-12.png
Fichier image/png, 339k
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Pour citer cet article

Référence électronique

Camille Jourdain, Philippe Belleudy, Michal Tal et Jean-René Malavoi, « Le rôle de l’hydrologie sur la destruction de la végétation dans le lit d’une rivière à galets aménagée : l’Isère en Combe de Savoie », Géomorphologie : relief, processus, environnement [En ligne], Articles sous presse, mis en ligne le 15 septembre 2017, consulté le 21 septembre 2017. URL : http://geomorphologie.revues.org/11761

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Auteurs

Camille Jourdain

Université Grenoble-Alpes, CNRS, IRD, Grenoble INP, IGE-UMR 5001 – 38000 Grenoble, France | Laboratoire Hydraulique Saint-Venant, 78401 Chatou cedex, France (cam.jourdain@gmail.com). Tel : +33 1 30 87 71 13.

Philippe Belleudy

Université Grenoble-Alpes, CNRS, IRD, Grenoble INP, IGE-UMR 5001 – 38000 Grenoble, France (philippe.belleudy@univ-grenoble-alpes.fr).

Michal Tal

Aix-Marseille Université, CEREGE UMR 7330 – 13545 Aix-en-Provence, France (tal@cerege.fr).

Jean-René Malavoi

Électricité de France – Lyon, France (jean-rene.malavoi@edf.fr).

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Droits d’auteur

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