Le bassin versant du Renaison
4. Critères endogènes
4.1 Géologie et hydrogéologie
La plaine roannaise constitue un fossé d'effondrement tertiaire comblé de sables et d'argiles (cf. Figure 5).
Les héritages de la tectonique hercynienne sont importants puisque les failles majeures, ayant rejoué à l'âge alpin, suivent une direction Nord-Nord-Ouest / Sud-Sud-Est. La tectonique cassante de l'âge alpin a entraîné la surrection du horst de la Montagne Bourbonnaise (dont un bloc constitue les Monts de la Madeleine) et l'effondrement du graben ou "limagne" de Roanne [BRGM, 1978].
Le bassin du Renaison est ainsi formé de roches magmatiques granitiques et microgranitiques pour sa partie occidentale et de faciès sédimentaires détritiques pour sa partie orientale.
La plaine roannaise est constituée d'argiles sableuses sur plusieurs centaines de mètres d'épaisseur, ces sédiments fins font place à des sables et graviers sur la bordure occidentale de la plaine (les cailloutis de la "Côte roannaise").
Les formations superficielles tiennent une place importante dans les ressources en eau souterraine. Ces formations sont issues d'une altération in situ du socle ou des sédiments, d'un transport sur les versants (colluvions) ou d'un transport fluviatil (alluvions). L'âge de ces formations remonte du début du Quaternaire et s'étend jusqu'à l'Actuel.
Figure 5 : contexte régional de horst et de graben du bassin du Renaison
La zone de socle est recouverte en grande partie d'arènes d'origine périglaciaire dont l'épaisseur est très variable mais qui peuvent emmagasiner des nappes d'eau souterraine exploitables étant donné la perméabilité moyenne de l'aquifère (de l'ordre de 10-5 à 10-4 m.s-1).
L'érosion des ces arènes et leur dépôt en bas de pente sont responsables d'accumulations pluri- métriques de colluvions en tête de vallon dans la zone de montagne. Ces colluvions sont très hétérogènes et évoluent souvent en tourbières à cause de leur position topographique et de la présence de lentilles d'argile. Par ailleurs, la surface sommitale des Monts de la Madeleine est recouverte de formations superficielles périglaciaires d'arènes sableuses à blocs sur une épaisseur variant de 0,5 à 3 mètres. Ces formations perméables emmagasinent des nappes souterraines qui soutiennent les étiages des cours d'eau et qui sont captées pour l'alimentation en eau potable.
Les sédiments oligocènes de la plaine disparaissent souvent sous des formations granite
graviers et sables de bordure sables argiles sableuses W Monts de la Madeleine E Plaine roannaise Côte roannaise faille
un faible potentiel pour les ressources en eau souterraine. Environ 50 000 m3/an sont
néanmoins prélevés par les industries [BRGM, 1986]. Ces eaux sont bicarbonatées calciques et faiblement minéralisées : minéralisation totale (anions, cations et SiO2) de l'ordre de 200 mg/l.
Les eaux souterraines contenues dans les sédiments oligocènes sont de type bicarbonaté calcique et minéralisées : la concentration totale est de 400 mg/l et la teneur en chlorures est de 90 mg/l.
Les sources minérales sont assez nombreuses dans ce secteur. A Ouches, trois sources ont été exploitées jusqu'au début de ce siècle dans le vallon du Marclus, une autre source (lieu- dit "la Roche") est encore exploitée pour des boissons gazeuses [BRGM, 1989]. D'autres sources sont liées à une activité thermo-minérale du socle. En effet, les circulations d'eau profondes dans le socle ne sont pas négligeables. Les failles qui ont joué lors de la phase alpine, offrent une perméabilité en grand dans les fissures ouvertes [BRGM, 1978]. Ainsi apparaissent plusieurs sources de type bicarbonaté sodique en bordure de la plaine roannaise à Saint-Alban- les-Eaux et à Renaison. Ces eaux sont caractérisées par [BRGM, 1978] : un pH acide, une quantité importante de gaz carbonique et une forte minéralisation globale (plusieurs grammes/l).
4.2 Pédologie
La cartographie des sols de la plaine roannaise a été réalisée pour la Chambre d'Agriculture de la Loire par les pédologues E. Thoubans et P. Horemans.
L'est du bassin versant est constitué en grande partie de planosols nommés localement "varennes" (cf. Carte 3). Les planosols sont des sols présentant un profil de lessivage avec des sables sur les premiers décimètres puis, brutalement, un horizon enrichi en argile et en fer parfois induré (alios ou "mâchefer"). Ces sols présentent donc fréquemment une hydromorphie en hiver. Le sous-type varennes légères correspond à un horizon imperméable moins marqué.
Les sols bruns hydromorphes sont développés comme les précédents sur les terrasses alluviales anciennes et sur les sédiments oligocènes. Ils correspondent à une altération des minéraux primaires par "brunification" et à un lessivage de l'argile et du fer provoquant un colmatage du sol en profondeur. Ces sols présentent eux aussi un engorgement important en hiver et même parfois en été. Les sols colluviaux hydromorphes sont proches des précédents mais se sont formés sur des colluvions.
Sur les alluvions récentes et modernes du Renaison, se sont développés des sols profonds perméables sablo-limoneux appelés localement "chambons".
En montagne, les sols dépendent étroitement de l'épaisseur d'arène d'altération, de la position topographique ainsi que du climat. Dans la partie la plus élevée du bassin, les versants et la surface sommitale sont couverts d'arènes à blocs supportant des sols épais et humifères. Les fonds de vallon humides présentent une forte hydromorphie voire des tourbières. A plus faible altitude et en direction de la plaine, les formations superficielles se font plus pelliculaires sur les fortes pentes disséquées par l'érosion, les sols sont de type régosols (minéraux peu évolués issus d'une simple désagrégation de la roche mère fréquemment affleurante). En
bordure de plaine, sur les cailloutis de sables granitiques, les sols sont plus épais et très perméables comme l'atteste la présence du vignoble.
5. Hydrographie
Le réseau hydrographique (cf. Carte 4, p. 42) de ce secteur est relativement dense. Ceci est dû : à un relief rajeuni par la tectonique alpine, à un écoulement souterrain peu important ainsi qu'à des précipitations importantes sur les Monts de la Madeleine.
Les cours d'eau présentent de fortes pentes dans la zone de montagne (pente des tronçons de 2 à 15 %), la pente s'atténue au débouché dans la plaine (0,5 à 1 % de Renaison à Riorges), elle baisse jusqu'à une moyenne de 0,2 % dans l'agglomération roannaise [Drevet, 1994]. Le faciès d'écoulement peut être résumé à (selon la classification de [Malavoi, 1989]) : écoulement torrentiel ou faciès de type escalier et cascade des sources aux barrages (présence de blocs générant un profil en marche d'escalier), faciès de type rapide (vitesses fortes, granulométrie de blocs, graviers et sables, fosses d'affouillement) entre le pied des barrages et le bourg de Renaison et faciès de type plat (faible hauteur d'eau, vitesses moyennes et uniformes, granulométrie de sables, galets et graviers) du bourg de Renaison jusqu'à la Loire.
Aucune station de jaugeage ne mesure les débits du Renaison en plaine, seuls les quatre affluents des barrages (la Tâche, l'Avoine, les Crèches et le Rouchain) sont jaugés. Les débits de ces quatre affluents amont sont présentés en Annexe 1 (quantiles, module, maxima, minima).
Néanmoins, le SRAE (aujourd'hui la DIREN) a estimé (par régionalisation des débits spécifiques), le débit naturel d'une crue centennale à Roanne à 95,2 m3.s-1 et à 49,5 m3.s-1 pour
une crue décennale (valeurs d'une précision surprenante étant donné l'absence de mesure à Roanne). Les barrages réalisant un laminage de la crue même lorsqu'ils sont pleins, les valeurs précédentes peuvent être respectivement réduites à 89,4 m3.s-1 et à 44,9 m3.s-1 [SRAE, 1991].