Dynamique hydro-sédimentaire du le bassin versant de la rivière Jiu (Roumanie): approche systémique et multi-échelles

par Gabriela adina Morosanu (Gabriela)

Projet de thèse en Océan, Atmosphère, Hydrologie

Sous la direction de Philippe Belleudy.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes en cotutelle avec l'Universite de Bucarest, Faculte de Geographie , dans le cadre de Terre, Univers, Environnement , en partenariat avec Institut des Géosciences de l'Environnement (laboratoire) depuis le 15-12-2015 .


  • Résumé

    Contexte de la recherche et problématique La variabilité des flux liquides et solides, ainsi que la dynamique hydrogéomorphologique sont étroitement liées à l‟action des plusieurs facteurs de contrôle, dont un rôle majeur jouent ceux climatiques et anthropiques. Dans le contexte des changements climatiques, des modifications dans les régimes hydrologiques ont été déjà observées ou sont prévues pour l‟avenir (IPCC, 2013), avec des impacts sociétaux et environnementaux plus ou moins importants. Mais à part les conditions climatiques, les milieux aquatiques et les processus hydrologiques sont fortement influencés (directement ou indirectement) par les activités anthropiques. À cet égard, ce projet a comme but général d‟analyser la dynamique des fluxes liquides, solides et hydro-géomorphologique en relation avec les changements environnementaux dans le bassin versant de la rivière Jiu. L'originalité de l'étude réside dans sa problématique et le caractère interdisciplinaire de l'approche: il intègre des aspects spécifiques au plusieurs domaines: hydrologie, hydraulique, géomorphologie fluviale, risques hydriques et législatifs (droit de l‟eau et l‟environnement). Courte présentation de la zone d'étude Le Jiu est la principale rivière de l‟Olténie, l‟une des provinces historiques importantes de la Roumanie, située au sud-ouest du pays. Son bassin versant (dont la superficie totale est d‟environ 10 000 km2) sur plusieurs La connaissance de la dynamique hydro-sédimentaire d'un bassin versant, considéré comme un hydrosystème complexe, au sein duquel se manifestent tous les lois et principes opérés par la géomorphologie fluviale, est au coeur de l'activité des gestionnaires des rivières de l'application des directives de l'UE dans le domaine de l'eau et de l'environnement. Dans le cadre du fonctionnement hydro-sédimentaire, la thèse repose sur deux niveaux, toujours présents dans la littérature de spécialité, à savoir l'analyse systémique et l'analyse multiéchelle. La zone géographique qui intéresse la thèse, dans ce cadre thématique, correspond au bassin hydrographique de la rivière Jiu, localisé dans le sud-ouest de la Roumanie. Le nom du bassin versant de Jiu et notamment celui de ses secteurs haut et moyen, est étroitement lié à l'exploitation du charbon (le bassin huilier Petroșani et le bassin de lignite Motru). Bien qu'il soit assez complexe en termes de son potentiel hydro-géographique naturel, du point de vue des enjeux anthropiques, liés à la présence des traces de charbon dans les sédiments depuis le pic de l'industrie minière (XXème siècle), on peut ajouter plus récemment l'émergence de plus en plus perturbatrice des ouvrages hydrauliques et des changements dans l'utilisation des terres. Compte tenu de ces attributs du bassin de la rivière Jiu et de notre motivation intrinsèque de rendre l'analyse des flux hydro-sédimentaires cohérente avec le potentiel scientifique dont il dispose, nous avons choisi d'identifier plus particulièrement les zones de productivité sédimentaire, les processus et leur temps de transfert caractéristiques. Ainsi, l'objectif principal est d'analyser la relation entre les zones de production et les zones de transport et d'accumulation des sédiments, en fonction du rôle joué par les variables de contrôle (naturels ou anthropiques) dans la dynamique fluviale. Les moyens méthodologiques que nous avons considérés les plus appropriés à cette problématique et, en particulier, à ce bassin hydrographique, sont: a) l'adaptation du modèle conceptuel Alcayaga des tendances de la réponse à des facteurs de contrôle d'origine humaine de la dynamique hydro-sédimentaire; b) l'application des indices de connectivité hydro-sédimentaire pour différents pas de temps et sous-bassins/ secteurs; c) l'utilisation des traces de charbon trouvées dans les sédiments fins, afin de comprendre l'ordre de grandeur des échelles spatiales et temporelles impliquées dans les processus de transfert des sédiments; et d)l'investigation du rôle joué par les crues dans la relation entre les zones de production et la dynamique hydro-sédimentaire des rivières. Ces résultats pourraient servir de base pour la création d'un plan de gestion durable de la dynamique hydro-sédimentaire dans ce contexte particulier du bassin versant de la rivière Jiu. En se fondant sur les éléments législatifs existants ou envisagés par les lois français et européennes autour des questions liées à la dynamique hydro-sédimentaire, la recherche sera également utile pour l'élaboration d'une base méthodologique des indicateurs de dynamique hydro-sédimentaire dans les bassins versants roumains.

  • Titre traduit

    Hydro-sedimentary dynamics of the watershed of the Jiu river basin (Romania): a systemic and multiscale approach


  • Résumé

    Research Context and Issues The variability of liquid and solid flows, as well as the hydro-geomorphological dynamics, are closely linked to the action of several control factors, of which a major role play the human and climatic influence. In the context, changes in hydrological regime have already been predicted for the future (IPCC, 2013), with societal and environmental impacts. Therein, this project has the overall aim to analyze liquid, solid and hydro-geomorphological dynamics, in relation to environmental changes in the Jiu river basin. The originality of the study lies in its issue and in its interdisciplinary nature: it includes specific methodological and theoretical approaches from several areas: hydrology, hydraulics, fluvial geomorphology, water related risks and legislation (water and environmental law). Short presentation of the study area Jiu is the main river of Oltenia, one of the important historical provinces of Romania. Its watershed (whose total area is about 10 000 km2) stretches in the southwestern part of the country on many relief units: Southern Carpathians (north), the Getic Sub-Carpathians and Plateau (center) and Romanian Plain (south). Elevations gradually decline from over 2000 m in the mountainous area, to 50 m at confluence with the Danube. The name “Jiu” is closely related to the exploitation of coal (the pit coal basin “Petroşani” and the lignite basin of Motru. Among these, the Petroşani depression, drained by Eastern and Western Jiu rivers, represents the most important one. The first coal mines appeared after 1850 (Brașovan, 2012), the mining activities intensified in the second half of the XXeth century and after 1990, following the fall of communism in Romania, several mines have been closed and thus, coal mining was considerably reduced. 3 Scientific challenge of the thesis The development of mining activities, to which we can add from the '60 -'70 period, the dams and micro-hydrocentrales on rivers and, after 1990, the changes in land use and land cover, culminating with deforestation, have had significant impacts on rivers. Also, the anthropic intervention to ensure the water needs for various uses and protection against floods, with impacts on the regime of liquid and solid flows (Horvath, 2008; Uscătescu, 2013). Similarly, the torrential flow and solid transport in the rivers, as well as significant quantities of solid material from the mining industry, have influenced fluvial dynamics (Savin, 2003). Assumptions and objectives This study aims to answer some questions: • What is the evolution of solid and liquid flows under the environmental changes and how can it be translated on sediment dynamics over the last 50 years? • What are the changes in river beds linked to hydro-climatic variability and anthropogenic activities? What are transfer mechanisms of sedimentary budget? • What is the potential contribution of intermediate storage for the hydro-morphological budgets? • What are the operational issues related to river and hydrological dynamics that arise in the study area? Based on these questions, the objectives of the thesis are: 1. Identifying anthropogenic pressures on the hydrological dynamic in Jiu river basin; 2. Analyzing the dynamics of liquid and solid fluxes related to climate variability and human activities: mining, reservoirs and other hydraulic works, changes in land cover (deforestation); 3. Evaluating the sediment budget and estimating the hydro-geomorphologicical dynamics in relation to the hydro-climatic variability and environmental changes in Jiu river basin.