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Leguern Jules

Morphodynamique et interactions des barres et des dunes dans un cours d’eau sablo-graveleux. Compréhension des processus et quantification des flux solides à l’entrée du bief esturarien de la Loire

par Muriel - 16 novembre

Thèse débutée en 2017

Direction : Stéphane Rodrigues

Dans les systèmes fluviatiles sablo-graveleux de grande taille tels que la Loire, les perturbations associées aux activités humaines se sont soldées par une incision préférentielle d’un chenal au détriment des autres. Sur la Loire, un grand programme de restauration visant à rééquilibrer de manière durable le lit du fleuve entre les Ponts-de-Cé et l’agglomération nantaise et à améliorer les fonctionnalités écologiques de ses milieux a récemment vu le jour. Le projet de recherche R-TEMUS, adossé à ce programme de restauration, vise à acquérir des connaissances pour définir au mieux le fonctionnement hydrosédimentaire et écologique de la Loire sur ce tronçon ainsi que la réponse écologique aux actions d’aménagement/restauration qui s’y tiendront dans l’avenir. Le travail de thèse évoqué ici s’intègre pleinement dans le projet R-TEMUS porté par l’UMR CITERES.

Deux questions récurrentes concernent la dynamique sédimentaire du fleuve en amont du bief estuarien : quelle est la quantité de sédiments transportés par le fleuve ? Quels sont les processus impliqués dans le transport des sédiments ?

La Loire, en tant que grand cours d’eau sablo-graveleux se distingue par l’omniprésence de formes progradantes du lit (dunes et barres sédimentaires) et par une très grande mobilité de ses sédiments même pour des niveaux de contrainte assez faibles. Cette caractéristique conduit à penser que les périodes de débits modérés sont favorables à des flux solides significatifs dès lors que l’on considère l’année hydrologique dans son ensemble et non plus uniquement les épisodes de crue. Evidemment, les crues contribuent également largement à cette dynamique sédimentaire mais interdisent l’établissement de courbes de tarage simples (type régression linéaire) entre ces deux variables. Cette tendance hystérétique dépend largement de la présence de formes progradantes du lit telles que dunes et barres sédimentaires. La présence de ces formes du lit dissipe (par friction) une partie de l’énergie disponible dans le système et réduit donc les taux de transport de sédiments sur le fond. Les relations entre la morphodynamique de ces corps sédimentaires et les écoulements, et plus spécifiquement leur rétroaction sur la résistance à l’écoulement, sont encore très mal connues. Malgré cela, la présence des barres et des dunes doit être considéré comme un atout pour la quantification de la charge de fond. A ce titre, l’analyse de la migration des dunes est un outil de plus en plus employé dans l’étude des flux solides de fond dans les contextes sablo-graveleux, qu’il est désormais possible d’améliorer grâce à un couplage avec la courantométrie aDcp et la mesure de flux par échantillonneurs isocinétiques.

D’un point de vue fondamental, les questions adressées dans ce travail sont :

-  Comment les dunes et les barres interagissent entre elles (en crue et pendant les étiages) ?

-  Quelle est leur action sur la résistance à l’écoulement proche du fond et le transport des sédiments en suspension ?

-  Comment la configuration des barres et des dunes influence- t-elle les flux solides ?

-  Quelle est l’influence de la configuration géométrique du lit et plus spécifiquement son ratio largeur / profondeur sur la dynamique des barres sédimentaires ?

Du point de vue appliqué, ce travail de thèse permettra de quantifier l’apport sédimentaire du fleuve en amont de l’estuaire. Ce questionnement est crucial pour le territoire concerné pour calibrer les opérations de restauration visant à enrayer l’incision entre Montsoreau et Nantes mais également pour le dimensionnement des ouvrages envisagés dans ce cadre (modélisations physique et numériques).