Journée CAMA 29. La recharge granulométrique. Olivier Ledouble, ONEMA 16 juin 2016 LE BIHAN, 2014

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1 Journée CAMA 29 La recharge granulométrique LE BIHAN, 2014 Olivier Ledouble, ONEMA 16 juin 2016

2 Les bases de la recharge : le rôle du substrat Le substrat fournit les bases des réseaux trophiques (Ward, 1989 ; Bretschko, 1995 ; Boulton et al., 1998) L interface des processus d autoépuration des eaux (Oraison et al., 2012) Un rôle clé dans le cycle de vie de nombreuses espèces aquatiques (Palmer et al., 1997 ; Geist, 2011) Un des éléments nécessaire au bon état hydromorphologique des cours d eau (Malavoi & Bravard, 2010) Le déclin de la biodiversité des cours d eau (Stein & Lack, 1997 ; Pimm et al., 2001 ; Gleick, 2003) a récemment été lié à la réduction de la fonctionnalité du substrat du lit des cours d eau (Hancock, 2002)

3 Non Introduction - Domaine d application - Diagnostic - Phase travaux - Suivi des opérations Quand utiliser la recharge granulométrique? Cours d eau Hors talweg? Dans talweg REMISE DANS TALWEG? Cours d eau recalibrés hors talweg Oui Cours d eau dérivés Cours d eau enterrés Logigramme de préservation et de restauration de la morphologie des cours d eau Non REMEANDRAGE? Oui Rectiligne? Sinuosité naturelle Méthode LIFE Anciens méandres Nouveau tracé Non CRÉATION D UN NOUVEAU LIT? Oui RECRÉATION D UN NOUVEAU LIT A partir de l existant Recalibré? Gabarit naturel Qpb < Q 1,5-2 Gabarit naturel? Qpb > Q 1,5-Q2 «Lit emboîté» Déblai / remblai Recharge granulométrique DIVERSIFICATION DES HABITATS «Radiers dômes» Peu diversifié Diversifié? LE BIHAN, 2013

4 Préconisations sur le diagnostic préalable à une recharge 1) Bassin versant amont - Apports en sédiments fins - Régime hydrologique (étiage, crue) - Qualité d eau 2) Tronçon à restaurer 2.a) Faisabilité de la recharge 2.b) Caractéristiques de la recharge - Hauteur et largeur à plein bord - Pente du fond - Débit à plein bord -Nature géologique de la granulométrie - Présence, épaisseur, cohésion de la couche d armure - D16, D50, D84 sur radier - Présence de fraction héritée Si pente et/ou débit important Evaluation du risque d incision et de décapage - Puissance spécifique - Force tractrice - Indice de Shield 2.c) Modalités technique de mise en oeuvre Nature des berges et érodabilité Profil en long, succession radier - mouille Intermittence possible Présence de drainage, seuil, connexion amont et aval

5 Des cas d incision et de décapage de la recharge sur cours d eau à pente marquée Maine et Loire Morbihan, ruisseau de Plaudren

6 Importance de maîtriser les phénomènes de colmatage (diagnosctic BV) La durée de l amélioration du substrat est très hétérogène 8 ans : Pederson et al., ans : Barlaup et al., ans : Pulg et al., ans : Merz & Setka, 2004 ; Sarriquet et al., 2007 Moins d un an : Zeh & Donni, 1994 ; Palmer et al., 2015 Principal facteur de la durabilité des effets de la recharge : la part de fines < 2mm (Palmer et al., 2015) Nécessité de maîtriser les phénomènes de colmatage (Gayraud et al., 2002*)

7 Importance de maîtriser les phénomènes de colmatage

8 Synthèse des préconisations sur le diagnostic préalable à une recharge Résultats du diagnostic bassin versant et tronçon à restaurer (facteurs limitant) Définition des objectifs de la restauration Hydromorphologie Hydrologie Qualité d eau Biologie Contraintes techniques : profondeurs des drains, seuil, possibilité de débordement La recharge est-elle adaptée au diagnostic, aux objectifs et aux contraintes?

9 La recharge granulométrique / sédimentaire artificielle Principe Combler une partie du lit surdimensionnée Méthodes Déversement des granulats de manière uniforme dans le lit du cours d eau en respectant une alternance de radiers et de mouilles (rappel : intervalle radier/mouille = 5 à 7 fois la largeur du lit mineur à plein bord) Le cours d eau agence ensuite de lui même les différentes classes granulométriques lors des crues, apportant ou reprenant en plus la fraction plus fine issue du transport amont Cet engraissement du lit doit être réalisé sur une épaisseur assez importante (15 à 30 cm mini) pour favoriser les écoulements hyporhéiques* et rétablir le transit sédimentaire vers l aval (Boutet- Berry et al., 2009) Restituer des matériaux : de la terre, des cailloux Restituer une capacité à structurer sa morphologie de manière pérenne

10 L épaisseur de la recharge granulométrique Quelques soit le faciès, la moyenne de l épaisseur du matelas alluvial est d environ 30 cm (Vierron, 2015) Compte tenu de la proximité des sources, le fond des petits cours d eau est souvent recouvert d une couche de faible épaisseur de matériaux alluvionnaires, (généralement 10-15cm) reposant souvent directement sur la roche mère (sans sous-couche bien différenciée) ou sur des limons anciens (Réf, xxx) Pour les plus petits gabarits de moins de cinq mètres, il est conseillé de recréer, selon la largeur du cours d eau, une épaisseur comprise entre 15 à 50 cm (Vierron, 2015)

11 La recharge granulométrique / sédimentaire artificielle Précautions particulières La gamme granulométrique doit correspondre à la couche alluviale initiale (avant toute perturbation) La nature géologique des granulats doit être identique ou très proche de ce que l on doit trouver naturellement dans le cours d eau (attention au PH) Les sources d approvisionnement ne doivent pas être éloignées (coût transport, bilan carbone etc.), et les conditions d exploitation doivent être respectueuses de l environnement (aquatique en particulier) Origines : carrière, pierres de champs, criblage des matériaux Le coût (fourniture + tri éventuel + livraison) doit être raisonnable Bramard et al., 2010

12 Exemple de classes granulométriques utilisées Pour les petits cours d eau de plaine de faible puissance (<35 W), un mélange graviers (2-16 mm), cailloux (16-64mm) pierres ( mm) et blocs (>256 mm) avec une majorité de pierres et cailloux est optimal (Bardon, 2009) TRACZ, 2011 AVANT APRES TRACZ, 2011 TRACZ, 2011

13 Exemple de classes granulométriques utilisées 180 tonnes de granulats Mélange composé : 2/5 de 6-16mm 2/5 de mm 1/5 de 40-80mm Mélange réalisé sur place

14 Intérêt de bien remonter la recharge sur les berges

15 La recharge granulométrique / sédimentaire artificielle BRAMARD et al., 2010 BRAMARD et al., 2010 Les Magnerolles (79) : avant et après travaux

16 Technique des «radiers dômes» Travaux de restauration du Calais (affluent Indrois 37) Recharge sur les zones de radiers écoulements rapides Localisation : dans les points d inflexion des méandres 1 radier tous les 6 fois la largeur plein bord du cours d eau Proportion suffisante en matériaux très grossiers (blocs) => importante pour la tenue des radiers, Présence de matériau minéral fin (sable) => maintien des écoulements lors des étiages. BRAMARD, 2012

17 Technique des «radiers dômes» Travaux de restauration du Calais, affluent de l Indrois (37) Caractéristiques du cours d eau : Lpb = 2,5 3m Mise en place de «radiers dômes» Recharges ponctuelles sur 6 km Volume de matériaux utilisé : 800m 3 (volumes extraits lors du curage des années 80 : 8000 m 3 ) Coûts : euros (rehaussements de lit, recharges ponctuelles, banquettes pierreuses, dispersion de blocs). Coût moyen 8 euros TTC ml BRAMARD, 2012

18 Utilisation de techniques mixtes : déblais / remblais + recharge Cette technique permet de travailler sur de longs linéaires à faible coût

19 Synthèse des préconisations sur la phase travaux 1) Vérifier le choix de la granulométrie (bonne évaluation du volume, classes granulométriques, nature géologique, origine, répartition sur le cours d eau) 2) Anticiper et Prévoir des ajustements éventuels (remonter la granulométrie sur les berges, étanchéifier le fond, tassement sur substrat meuble, incision ponctuelle, érosion) 3) Améliorer la diversité des habitats et des écoulements (recréation de radiers, maintien/ajout de bois en rivière, berges en pente douce, banquettes de débordement) 4) Limiter les apports de fines (talus, haies, merlon, bandes enherbées, bandes boisées, réseau de drainage déconnecté, meilleure gestion de la vidange des plans d eau / des cultures / de l exploitation forestière )

20 SUIVI DES OPERATIONS => NECESSITE D AVOIR D AVANTAGES DE RETOUR D EXPERIENCES REALISATION DE SUVIS : HYDROMORPHOLOGIE ET BIOLOGIE - ETAT INITIAL - ETAT APRES 2-3 CRUES MORPHOGENES Analyse des suivis de la restauration sur le bassin de la Vilaine Stage de Boudot-Grimaud (2012) 22 sites étudiés 15 sites => diagnostic avant opération (8 à l échelle du BV, 3 à l échelle du tronçon et 4 à ces deux échelles) 14 sites ont eu un suivi (63%)

21 Merci de votre attention

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