Interactions entre le transport de sédiments, l’hydrologie et la morphologie dans une rivière en tresses à lit de galets : le Buëch (Alpes de Haute-Provence, France)

Interactions between sediment transport, hydrology and morphology in a braided gravel-bed river : the Buëch river (Alpes de Haute-Provence, France)

• Auteur / Autrice : Jonathan Coutaz
• Direction : Edward Anthony, Michal Tal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géographie
• Date : Soutenance le 18/02/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Espaces, Cultures, Sociétés (Aix-en-Provence)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Européen de Recherche et d’Enseignement des Géosciences de l’Environnement (Aix-en-Provence ; 1995-....)
• Jury : Président / Présidente : François Métivier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michal Tal, Magali Jodeau, Claude Vella, Maarten Bakker
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Métivier, Frédéric Liébault

Mots clés

Mots clés contrôlés

Buëch (France ; cours d'eau)

Hydraulique

Sédiments (géologie) -- Transport

Géomorphologie dynamique

Géomorphologie fluviale

Mots clés libres

Géomorphologie fluviale

Transport de sédiments

Évolution morphologique

Hydraulique

Fluvial geomorphology

Sediment transport

Morphological changes

Hydraulics

Résumé

Les rivières alluviales en tresse à lit de galets sont des milieux fortement dynamiques en raison des rétroactions entre l’hydraulique de l’écoulement, le transport sédimentaire et la morphologie du lit. La compréhension de ces interactions nécessite la quantification des flux sédimentaire et hydraulique, particulièrement difficile à estimer dans ces rivières. Pour dépasser cette difficulté, le géomorphologue peut se reposer une approche indirecte de l’étude du transport sédimentaire qui repose sur l’étude de l’évolution morphologique du lit : « la méthode morphologique ». Cette thèse a pour objectif de combiner cette méthode avec la modélisation hydraulique 2D de l’écoulement pour étudier la morphodynamique d’une rivière alpine en tresse à lit de galets. Pour ce faire, ce manuscrit présente un suivi d’un tronçon de 7 km sur le Buëch aval (Alpes-de-Haute-Provence, France) entre janvier 2016 et juin 2019. Couplés à l’acquisition de topographie par photogrammétrie haute résolution et à la modélisation hydraulique des écoulements, une quantification précise des volumes de sédiments transportés a été possible grâce à la présence d’un piège à graviers en aval. Les résultats de notre étude montrent, entre autres (1) le contrôle de l’évènement hydrologique de pointe sur les volumes totaux des sédiments transportés par le tronçon (corrélation de 85%), (2) le potentiel de l’emploi d’indicateur morphologique pour caractériser la distance de transport et le seuil critique de mise en mouvement des sédiments du lit, (3) le contrôle de la morphologie du lit sur le transport solide, (4) les limitations de la transposition de résultats issus de modèles physiques en milieu naturel.

Braided alluvial gravel-bed rivers are highly dynamic environments due to the feedback between flow hydraulics, sediment transport and bed morphology. Understanding these interactions requires the quantification of sedimentary and hydraulic flows, which is particularly difficult to estimate in such system. To overcome this difficulty, the geomorphologist can rely on an indirect approach to the study of sediment transport based on the study of the morphological evolution of the bed: "the morphological method". The objective of this thesis is to combine this method with the 2D hydraulic modelling of the flow to study the morphodynamics of an alpine gravel-bed river. This study presents a follow-up of a 7 km section on the downstream Buëch (Alpes-de-Haute-Provence, France) between January 2016 and June 2019. Coupled with the acquisition of topography by high-resolution photogrammetry and hydraulic modelling of flows, a precise quantification of the volumes of sediments transported was possible thanks to the presence of a gravel trap downstream. The results of our study show, among others, (1) the control of the peak hydrological event on the total volumes of sediments transported by the section (correlation coefficient of 85%), (2) the potential of the use of morphological indicators to characterize the transport distance and the critical threshold of bed sediment movement, (3) the control of the bed morphology on the solid transport, (4) the limitation of the transposition of results from physical models to natural environment.