Le bassin versant de la Loire jusqu'au niveau de Villerest a une super cie de 6520km2.
D'une longueur voisine d'une cinquantaine de kilomètre, il est orienté suivant un axe NNO-SSE. Son altitude moyenne varie entre 320 et 400 m. Il est encadré à l'Ouest par les monts du Forez dont l'altitude moyenne est comprise entre 1200 et 1400m et à l'Est par les Monts du Lyonnais, plateau dont l'altitude moyenne est comprise entre 500 et 900m. Au nord il est limité par le seuil de Neulise tandis qu'au sud le seuil du Perthuiset vient le fermer ( g.2.1).
Figure 2.1: Carte de localisation de la Loire dans la plaine du forez.
Le bassin de la Loire est un bassin d'eondrement dont l'histoire géologique débute à l'Oligocène, il y a environ −30 Ma. A l'oligocène supérieur (−28 Ma), les contraintes d'extension provoquèrent le jeu de failles normales et l'individualisation de bassins à eondrement progressif (subsidence), qui furent très rapidement occupés par des lacs. Au
fur et à mesure de leur enfoncement, ces lacs se comblèrent de sédiments sableux sur la périphérie et marneux par ailleurs. Cette période d'aaissement s'achève avec la n de l'Oligocène et le comblement des derniers lacs au début du Miocène, il y a environ 20 Ma. S'en suivit une période de volcanisme qui a accompagné le soulèvement du Massif Central d'environ 1000 m alors que la plaine du Forez, encadrée par des failles, ne se soulèvent que de quelques centaines de mètres, soulignant la morphologie des fossés d'eondrement. La carte qui suit présente la géologie du bassin à ce jour. On voit que le bassin de la Loire est principalement constitué de matériaux du Miocène ( g.2.2).
Figure 2.2: Carte géologique simpli ée de la plaine du Forez (Le Griel, 1984). La coupe type de la vallée au sud de Montrond-les-Bains donne ( g. 2.3) :
- des terrasses alluviales anciennes qui sont entre autre celles de Feurs (Fw), de Montrond- les-Bains (Fy), de Saint-André-le-Puy(Fy) et de Veauche (Fx). Elles sont formées de sables, graviers, d'argiles en forte teneur, perchées, totalement séparées de la Loire ac- tuelle, d'une épaisseur de 10 m environ et reposant sur les marnes vertes (gm4) ou les formations rougeâtres du tertiaire (gm3).
- la plaine alluviale moderne formée d'alluvions récentes et actuelles qui sont d'une part les Fz2 dans le lit mineur et les Fz1 dans le lit majeur et la zone inondable. Les Fz2 dont l'épaisseur varie en général de 2 à 4 m sont formées de matériaux granitiques et basaltiques dont la granulométrie varie entre 150 et 200 mm tandis que les Fz1, plus anciennes, sont constituées de sables, graviers et limons qui sont des apports antérieurs aux endiguements. Leur épaisseur ne dépasse pas 8 m.
- le lit de la Loire qui se trouve directement sur les formations tertiaires ou sur un matelas alluvial de faible épaisseur.
Figure 2.3: Coupe schématique représentant la géologie de la plaine de du Forez au sud de Montrond-les-Bains au 1/50000 ème.
A cause de sa localisation géographique, la plaine du Forez béné cie d'un régime clima- tique très diversi é qui a des répercussions directes sur le régime du euve Loire. En eet, le bassin subit outre les in uences méditerranéennes des in uences océaniques et conti- nentales ainsi que les pluies cévenoles. Cela explique l'extrême variabilité des débits d'une année à l'autre. Les bassins versants en rive gauche sont plus importants qu'en rive droite. En rive gauche,les débits des principaux a uents qui sont le Bonson, la Mare, le Lignon et l'Aix peuvent varier entre 2 et 10 m3/s. A cause de cette dissymétrie morphologique,
on peut s'attendre à ce que le transport solide venant des a uents soit plus important en rive gauche qu'en rive droite.
La crue de 1866 est la plus forte enregistrée à ce jour à Nevers. En 1910, une crue de 1180 m3/s (H = 3.22 m à Villerest) a occupé l'intégralité du lit mineur de la Loire. Son débit
pourrait être perçu comme étant le débit dominant ou débit plein bords responsable des formes majeures actuelles du lit. Au cours du XX ème siècle on a constaté une baisse de fréquence et d'intensité des crues. En 1980, une crue cévenole d'une intensité de près de 1800 m3/s à Villerest a été constatée. Il a fallu attendre en décembre 2003 pour observer
une crue d'une ampleur semblable avec 2440 m3/s à la station de Feurs. La dernière crue
date de novembre 2008 avec une pointe à 2900 m3/sà Feurs, ce qui représente la troisième
la plus forte depuis 1839.
Crépet (1997) a mis en avant une tendance cyclique entre période à forte, à moyenne et à faible hydrométrie sur la Loire depuis le XV Ime siècle ( g. 2.4). L'analyse des débits
Figure 2.4: Evolution du débit de la Loire depuis le XV Ime siècle (Crépet, 1996).
journaliers à Montrond-les-Bains, sur la période de 1984-2006, permet de voir que les débits faibles (fréquence de dépassement élevée) sont relativement uniformes, tandis que les débits les plus forts présentent une grande variabilité saisonnière ( g. 2.5). Le débit de début d'entraînement des matériaux est de l'ordre de 300m3/s d'après SOGREAH (1996). A n de voir les périodes d'occurrence de ce débit dans l'année, nous avons sélectionné les débits journaliers supérieurs à ce seuil sur la période de 1986 et 2006 à la station de Montrond-les-Bains. On voit que la fréquence de dépassement reste assez régulière, avec un débit supérieur à 300 m3/s en moyenne tous les trois ans ( g. 2.6). Lorsqu'on élargit
l'échelle d'observation, le régime hydrologique de la Loire a connu un important change- ment notamment à partir des années 1920. En eet, il a été remarqué une raréfaction des épisodes d'inondation et une diminution de l'intensité des crues comme on peut le voir
Figure 2.5: Débits caractéristiques journaliers à Montrond-les-Bains sur la période 1986− 2006.
dans le tableau 2.1 (Mimoun et al, 2005).
Tableau 2.1: Evolution des débits maximum instantanés de la Loire depuis 1848, à la station de Montrond-les-Bains. 1848 1907 1976 1980 1996 1999 Niveau au-dessus de la ligne d'étiage (m) 6.26 6.6 4.3 5.5 4.74 2.54 Débit(m3/s) 4850 5000 1750 3500 1100 940 Cote NGF (m) 337.75 338.09 336.79 336.99 336.23 334.03