Entre 2009 et 2013, l’érosion latérale débute pour un débit instantané maximum de 52 m3.s-1 sur le secteur 1, de 130 m3.s-1 sur le secteur 2 et de 185 m3.s-1sur le secteur 3 (Figure 5.36, Tableau 5.14). Si l’on se réfère aux débits journaliers, ceci équivaut à respectivement 24, 14 et 23 jours d’activité par an (calculé d’après la chronique de débit journalier aux stations de Montluçon (1988- 2012), Saint-Amand-Montrond (1966-2012) et Selles-sur-Cher (1957-2012)) (Tableau 5.14). Ces débits sont largement inférieurs au débit à pleins bords.
Tableau 5.14 Débits-seuils journaliers et instantanés de déclenchement de l’érosion latérale (m3.s-1).
Qj Qi Qi/QPB nbr j / an
Secteur 1 49,2 52,2 0,61 23,7
Secteur 2 117 130 0,45 (0,53-0,73) 14,2
Secteur 3 182 185 0,54 23
Sur le secteur 2, les valeurs du rapport Qi/QPB données entre parenthèses ont été calculées à partir des
estimations du débit à pleins bords avant incision du lit.
3.2. Q
UANTIFICATION DU RECUL DE BERGESL’intensité de l’activité érosive est relativement similaire sur les secteurs 1 et 2 (Tableau 5.15, Tableau 5.16). Elle est en revanche bien plus faible sur le secteur 3. Entre octobre 2009 et février 2013, c’est-à-dire sur un peu moins de quatre années hydrologiques, les longueurs de berges érodées annuellement représentent 2,4 % de la longueur du secteur 1, 3,8 % de celle du secteur 2 et 1 % de celle du secteur 3 (1,5 % en prenant comme référence la longueur de tronçon non influencé par le barrage du Boutet) (Tableau 5.15). Les superficies érodées annuellement représentent 0,13 %, 0,13 % et 0,02 % de la superficie des bandes actives de 2005 (0,04 % au lieu de 0,02 % sur le secteur 3 en prenant comme référence la surface du tronçon non influencé par le barrage du Boutet) (Tableau 5.15). Les reculs moyens annuels sont équivalents à 1,34 %, 0,83 % et 0,55 % de la largeur de la
132
bande active de 2005 (0,62 % sur le secteur 3 en prenant comme référence la largeur du tronçon non influencé par le barrage du Boutet) (Tableau 5.15).
Tableau 5.15 Moyenne des surfaces et longueurs érodées et des taux de retrait entre 2009 et 2013.
Secteur 1 Secteur 2 Secteur 3
Surface érodée (m²) 1715 2085 945
% Surface bande active 0,51 0,51 0,09
% Surface ba / an 0,13 0,13 0,02
Longueur érodée (m) 1021 1266 620
% Longueur chenal 9,6 15,3 3,9
% Longueur chenal / an 2,4 3,8 1
Tx retrait moyen (m) 1,68 1,65 1,53
Tx retrait moyen pondéré (%) 5,36 3,34 2,21 Tx retrait moyen pondéré / an (%) 1,34 0,83 0,55
Les moyennes des taux de retrait et des surfaces et longueurs érodées sur chacun des secteurs à l’échelle de chaque évènement sont présentées dans le Tableau 5.16.
Tableau 5.16 Caractéristiques moyennes de l’érosion latérale pour chaque évènement. Les taux de retrait pondérés sont exprimés en % de la largeur de la bande active en 2005.
SECTEUR 1 2009-2010 2010-2011
Evt 1 Evt 2 Evt 3 Evt 4
Qi max (m3.s-1) 55,9 55,5 55 52,2
Durée Q > Q seuil (h) 68 122 252 1
Surface érodée (m²) 198 156 421 92
% Surface bande active 0,06 0,05 0,13 0,03
Longueur érodée (m) 398,7 379,2 665,8 175,6
% Longueur chenal 3,7 3,6 6,2 1,6
Tx retrait moyen (m) 0,5 0,41 0,63 0,52
Tx retrait moyen pondéré (%) 1,58 1,31 2,02 1,67
SECTEUR 1
2011-2012 2012-2013
Evt 5 Evt 6 Evt 7 Evt 8
Qi max (m3
.s-1) 69,8 52,9 78,3 102
Durée Q > Q seuil (h) 157 164 114 407
Surface érodée (m²) 179 107 107 408
% Surface bande active 0,05 0,03 0,03 0,12
Longueur érodée (m) 289 219 275 632
% Longueur chenal 2,7 2,1 2,6 5,9
Tx retrait moyen (m) 0,62 0,49 0,39 0,65
133
SECTEUR 2
2009-2010 2010-2011 2011-2012 2012-2013
Evt 1 Evt 2 Evt 3 Evt 4 Evt 5
Qi max (m3.s-1) 176 215 130 153 165
Durée Q > Q seuil (h) 24 163 2 20 147
Surface érodée (m²) 333 659 202 123 630
% Surface bande active 0,08 0,16 0,05 0,03 0,15
Longueur érodée (m) 591 856 488 302 647
% Longueur chenal 7,1 10,3 5,9 3,7 7,8
Tx retrait moyen 0,56 0,77 0,41 0,41 0,98
Tx retrait moyen pondéré (%) 1,14 1,56 0,84 0,82 1,98
SECTEUR 3
2009-2010 2010-2011 2011-2012 2012-2013
Evt 1 Evt 2 Evt 3 Evt 4 Evt 5
Qi max (m3
.s-1) 216 185 223 239 406
Durée Q > Q seuil (h) 48 6 146 186 697
Surface érodée (m²) 78 62 115 68 523
% Surface bande active 0,008 0,006 0,011 0,007 0,05
Longueur érodée (m) 117,3 135,8 282,7 140,9 386
% Longueur chenal 0,74 0,86 1,79 0,89 2,4
Tx retrait moyen (m) 0,67 0,45 0,41 0,48 1,35
Tx retrait moyen pondéré (%) 0,96 0,66 0,59 0,69 1,96
Pour le secteur 1, les valeurs proposées pour les évènements 1 et 4 sont légèrement sous-estimées car une ou deux lignes de berges n’ont pu être relevées. Ces valeurs sont en revanche légèrement surestimées pour l’évènement 5.
3.3. D
ISCUSSIONLes superficies et longueurs érodées ainsi que les taux de retrait ont été rapportés à la magnitude des débits de pointe d’une part et à la durée des débits supérieurs au débit critique de déclenchement de l’érosion d’autre part. L’érosion latérale semble davantage liée à la durée des évènements qu’à leur intensité puisqu’à l’exception de la longueur des berges érodées sur le secteur 3, aucune des grandeurs relatives à l’érosion n’est significativement corrélée aux débits de pointe (Tableau 5.17). La durée l’est en revanche avec les surfaces sur les secteurs 1 et 3, mais avec un coefficient faible pour le secteur 1 (0,403), et avec chacune des trois grandeurs sur le secteur 2 (Tableau 5.17).
La comparaison de l’influence respective de chacun de ces facteurs est cependant délicate. En effet, alors que sont parfois survenus plusieurs pics de crues entre deux relevés successifs, l’intensité des débits a été systématiquement envisagée à la seule lumière du maximum de ces pics. D’autre part, il importe de conserver à l’esprit que les débits-seuils retenus ne constituent qu’une approximation. Leur valeur est évidemment susceptible de sensiblement varier d’un évènement à l’autre. Enfin, de nombreux autres facteurs qui n’ont pu être ici pris en compte sont susceptibles d’intervenir dans le contrôle du recul des berges : présence ou absence d’un talus d’éboulis ; degré d’humidité des berges, niveau de la nappe d’accompagnement, alternance de montée et de descente du niveau d’eau, ...
134
L’intensité des processus érosifs apparait bien plus modérée que lors des différentes sous- périodes étudiées entre 1950 et 2005 (Tableau 5.18). La comparaison est cependant à « prendre avec des pincettes » car les méthodes utilisées et les durées suivies sont différentes. De plus, il n’est pas à exclure qu’une partie du linéaire de rivière touché par l’érosion entre 2009 et 2013 n’ait pas été relevé, notamment sur les secteurs 1 et 3. Enfin, les différentes grandeurs relatives à l’érosion au cours de cette même période sont sûrement sous-estimées puisque la dernière année hydrologique n’aura pas été suivie en totalité.
Cette moindre activité entre 2009 et 2013 pourrait être liée à une relative faiblesse de l’activité hydrologique, notamment sur les secteurs 2 et 3. Comparativement à la période 1995-2005, le nombre annuel de jours pour lesquels le débit-critique a été dépassé entre 2009 et 2013 est en effet largement inférieur sur les secteurs 2 (9,2 entre 1995 et 2005 contre 4 entre 2009 et 2013) et 3 (18,5 contre 12,5). Ce n’est en revanche pas le cas sur le secteur 1 (22,4 contre 39,3). Cette moindre activité pourrait également résulter d’une augmentation de la résistance du chenal à l’érosion, liée au développement de la végétation depuis 1995.
Pour finir, il importe de mentionner que les berges érodées entre 2009 et 2013 sont quasiment toutes localisées au niveau des zones de concentration de l’activité érosive identifiées au cours de la période 1950-2005.
Tableau 5.17 Corrélation (Spearman) entre durée ou intensité des évènements hydrologiques d’une part et chacune des trois grandeurs relatives à l’érosion d’autre part.
SECTEUR 1 Surfaces Longueurs Taux retrait
Qi max r² 0,176 0,184 0,014
p-value 0,299 0,299 0,793
Durée r² 0,403 0,327 0,3
p-value 0,096 0,151 0,171
SECTEUR 2 Surfaces Longueurs Taux retrait
Qi max r² 0,64 0,64 0,445
p-value 0,133 0,133 0,233
Durée r² 0,81 0,81 0,761
p-value 0,083 0,083 0,083
SECTEUR 3 Surfaces Longueurs Taux retrait
Qi max r² 0,49 0,81 0,25
p-value 0,233 0,083 0,45
Durée r² 0,49 0,81 0,25
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Tableau 5.18 Ratio entre les valeurs d’érosion latérale annuelles moyennes au cours de la période 2009-2013 et les valeurs d’érosion latérale annuelles moyennes maximales et minimales au cours des sous-périodes comprises entre 1950 et 2005.
Secteur 1 Secteur 2 Secteur 3 Taux retrait 2009-2013 / Taux retrait sous-périodes 1950-2005 0,32 - 0,56 0,37 - 0,62 0,32 - 0,42 Longueur érosion 2009-2013 / Longueur érosion sous-périodes 1950-2005 0,65 - 2,62 0,6 - 3,21 0,33 - 1,32 Surfaces érodées 2009-2013 / Surfaces érodées sous-périodes 1950-2005 0,08 - 0,46 0,09 - 0,52 0,05 - 0,2
L’ensemble des résultats ici exposés doivent être envisagés avec circonspection. En effet, les taux de retrait calculés sont analysés à la seule lumière des évènements hydrologiques survenus au cours de la période d’étude. Ceux-ci interviennent pourtant la plupart du temps en relais ou de façon combinée avec deux autres types majeurs de processus (Thorne, 1982 ; Lawler et al., 1997 ; Lawler, 1992 ; Hooke, 1995) dont les effets n’ont pu être ici distingués de ceux des écoulements fluviaux. Il s’agit d’une part des processus subaériens, qui aboutissent à la météorisation ou à la désagrégation du matériel composant les berges (Thorne, 1990 ; Thorne and Lewin, 1979 ; Couper et al., 2002), et d’autre part, des mouvements de masse (Thorne, 1982, Nardi et al., 2012 ; Luppi et al., 2009). Les premiers réduisent la résistance des berges principalement par humidification et/ou dessiccation du matériel ou par alternance gel-dégel (Thorne, 1990 ; Thorne et Osman, 1988 ; Couper et Maddock, 2001 ; Green et al., 1999 ; Prosser et al., 2000 ; Lawler, 1986 ; Branson et al., 1996 ; Wynn et al., 2008). Ils sont souvent considérés comme une phase préparatoires à l’ablation des matériaux (Couper et Maddock, 2001 ; Lawler, 1992). En comparaison des deux autres types de processus, ils contribuent ainsi peu au recul des berges (Hooke, 1995), sauf sur les tronçons situé en tête de bassin (Lawler et al., 1999 ; Lawler et al., 1997 ; Prosser et al., 2000). Ils sont d’autant plus efficaces que le matériel considéré est fin (Couper, 2003). De ce fait, ils affectent préférentiellement la partie supérieure des berges lorsque celles-ci présentent une stratigraphie composite (Thorne et Tovey, 1981), comme cela est généralement le cas sur le Cher (Figure 5.37). Les mouvements de masse peuvent en revanche se produire quel que soit le type de matériau considéré (Thorne, 1982 ; Lawler et al., 1997). Dans le cas de berges composites ou non cohésives, ils consistent essentiellement en des écroulements, plus rarement en des glissements. Trois principaux types de processus sont généralement impliqués dans leur déclenchement : l’atteinte d’un seuil de saturation en eau, le drainage des eaux en direction du lit et le sapement de la base des berges par les écoulements fluviatiles (Rinaldi et Casagli, 1999 ; Rinaldi et al., 2004 ; Fox et al., 2007 ; Cancienne et al., 2008 ; Nardi et al., 2012 ; Dapporto et al., 2003 ; Thorne, 1982 ; Lawler et al., 1997 ; Karmaker et Dutta, 2013 ; van Balen et al., 2008). Ces mouvements de masse contrôlent fortement les reculs de berges dans la mesure où ils aboutissent très fréquemment à une accumulation de matériaux en pied de berges. Ceci implique qu’aucun retrait ne peut plus se produire tant que ce stock n’a pas été évacué par érosion fluviale (Thorne and Tovey, 1981 ; Thorne, 1982, 1991 ; Parker, 2011).
L’ensemble des considérations ici développées implique donc que les taux de recul à moyen et long terme sont principalement contrôlés par l’action des écoulements (Thorne, 1982). En revanche, à l’échelle évènementielle, il n’est pas à exclure que les reculs observés puissent être le fait exclusif de processus non fluviaux. En dépit de ces réserves, on peut néanmoins raisonnablement considérer la plupart des reculs ici mesurés comme relevant directement ou indirectement de l’action des écoulements. La grande majorité des portions de berges suivies est en effet sujette à d’évidents mouvements de masse (Figure 5.37). De plus, certaines d’entre elles n’ont connu aucun retrait au
136
cours de la période étudiée alors même qu’elles présentent des caractéristiques géométriques et granulométriques similaires à celles des berges érodées. Si les processus non fluviaux avaient été les seuls ou les principaux responsables des retraits observés, on aurait pu s’attendre à ce que toutes les berges présentant des caractéristiques voisines soient touchées de la même façon.
Figure 5.37 Exemples de berges érodées sur le Cher.
Secteur 1 : images 1 à 4. Secteur 2 : images 5 à 8. Secteur 3 : images 9 à 12. La majorité de ces photographies illustre la combinaison de processus responsables de l’essentiel des retraits de berges
137
sur le Cher. Dans un premier temps, la partie inférieure des berges, constituée de matériaux grossiers (sables, graviers et galets) est sapée par l’action des écoulements fluviatiles. Il s’ensuit une mise en porte à faux de la partir supérieure, composée de matériaux fins (sables, limons et argiles), qui finit par s’écrouler en bocs plus ou moins massifs venant alors armer et protéger les pieds de berges. Le retrait ne sera ensuite susceptible de reprendre qu’après évacuation du matériel accumulé. L’image 9 illustre les effets de processus subaériens.
S
YNTHESESUR L’
ACTIVITE EROSIVE LATERALE ENTRE2009
ET2013
L’érosion latérale entre 2009 et 2013 apparait relativement modérée. Elle s’inscrit dans la continuité de la période 1995-2005, caractérisée par une activité érosive planimétrique relativement réduite et par une colonisation végétale importante de la bande active.
Les processus impliqués semblent principalement découler de l’action des écoulements fluviatiles. Ils provoquent fréquemment l’écroulement et l’accumulation en pied de berges de la partie supérieure du remblaiement alluvial. La protection ainsi créée tend alors à temporairement réduire l’efficacité érosive des écoulements.
Le débit critique de déclenchement de l’érosion latérale, compris entre 0,45 et 0,61 débit à pleins bords en fonction des secteurs, est peu élevé. Ils correspondent à une activité comprise entre 14 et 24 jours par an.
Si la dynamique planimétrique des méandres du Cher depuis la première partie du XIXe siècle est désormais bien renseignée, leur évolution verticale reste encore à aborder. Cette question est explorée dans la partie à venir.
C - EVOLUTION DIACHRONIQUE VERTICALE DU LIT MINEUR
1856-
2012
Sur son cours alluvial non canalisé, c’est-à-dire entre Lavaut-Saint-Anne et Saint-Aignan (225 km), le Cher a subi depuis le milieu du XIXe siècle une incision quasi-généralisée de son lit mineur. Cette dernière a débuté localement en différents secteurs du lit entre 1856 et 1932. L’essentiel de l’enfoncement s’est ensuite produit au cours de la seconde moitié du XXe siècle. La quasi-totalité du
linéaire de la rivière a alors été touchée. Enfin, depuis 1989, aucune tendance globale à la poursuite ou à l’inversion du processus n’a pu être détectée. Ces évolutions et leurs facteurs de contrôle sont exposés en détail dans l’Annexe A.
Ici, nous nous contenterons de présenter succinctement les modifications verticales ayant affecté les trois secteurs à méandres étudiés.