Deux ouvrages sont construits dans le lit de la Loire dans le secteur d'étude qui nous intéresse : le barrage de Grangent, et celui de Villerest. Le barrage de Grangent, situé à proximité de St Just-Saint Rambert a été mis en service en 1957 et sert pour la production hydroélectrique. Il a une capacité totale de 57.6 Mm3 et une capacité utile de 28.6 Mm3.
Le barrage de Villerest est situé en amont de Roanne et mis en service en 1985. Il a une capacité de 130 Mm3 et a pour vocations principales l'écrêtement des crues et le soutien
d'étiage. Il est également utilisé pour la production d'électricité. Ces deux ouvrages ont depuis leur mise en service modi é à la fois le transit des sédiments et les conditions hy- drologiques. En eet, une quantité importante de sédiments est piégée dans la retenue de ces barrages et provoque un dé cit net à l'aval immédiat de ceux-ci. Les eets du barrage de Villerest sur l'écoulement se ressentent jusqu'à Balbigny sur un linéaire de 36 km. Ce barrage provoque un ralentissement de l'écoulement. Cela favorise dans certains secteurs tels que Epercieux Saint Paul le dépôt de matériaux et la formation de bancs de galets, lors d'évènements de crue importants.
Les modi cations de l'écoulement par le barrage de Grangent quant à elles aectent les valeurs de débits faibles à l'aval de l'ouvrage. En eet, le barrage ne dispose que d'un creux de 3 m pour stocker l'eau venant de l'amont, et devient rapidement transparent lorsque le débit à l'entrée de l'ouvrage devient important (supérieur à 300 m3/s).
Les débits à Bas-en-Basset et à Feurs ont fait l'objet d'une comparaison avant la construc- tion du barrage de Grangent. La station de Feurs étant absente à cette période, les débits ont été reconstitués à partir des débits de la station de Villerest, tels que :
Q(F eurs) = SBV F eurs SBV V illerest
Q(V illerest) (2.4.1) avec : SBV F eurs : surface du bassin versant à Feurs (4978 km2).
SBV V illerest :surface du bassin versant à Villerest (6585 km2).
On voit que les débits des deux stations ont des tendances assez semblables ( gure 2.19). Le nombre de jour où le débit journalier a atteint ou a dépassé le seuil de 300 m3/s se
situe régulièrement à plus de 8 jusqu'en 1935. Après cette date, une baisse considérable s'est opérée en raison de la conjoncture climatique (Crépet, 1997).
(a)
(b)
(c)
Figure 2.19: Nombre de jour supérieur à 300 m3/s entre 1920 et 1955 à Bas-en-Basset
(a) et Feurs (b) ; corrélarion entre le débit maximal à Bas-en-Basset et à Feurs.
Après la construction du barrage de Grangent, lorsqu'on compare les débits journaliers depuis 1985 à Bas-en-Basset et à Feurs, on voit que le nombre d'évènements supérieurs à 300 m3/s est beaucoup plus important à Feurs ( g. 2.20). Il est di cile de relier cette
du Forez provoquent depuis les années 1970 un aaiblissements des crues qui devraient amener à une baisse des nombre de jour à l'aval, ce qui est contradictoire avec nos résultats. D'autres raisons, notamment, les apports du bassin intermédiaire entre Grangent et Feurs d'une super cie de 1150 km2 pourraient jouer un rôle dans ce phénomène.
(a)
(b)
(c)
Figure 2.20: Nombre de jours où le débit est supérieur à 300 m3/sentre 1985 et 2008 à
Bas-en-Basset (a) et à Feurs (b) ; corrélarion entre le débit maximal à Bas-en-Basset et à Feurs.
Un bilan sédimentaire a été réalisé a n de mieux analyser l'évolution du transit de ma- tériaux. Pour cela, la capacité de transport a été calculée pour 80 sections en travers du cours d'eau. Le calcul a été réalisé pour l'année 1870, 1946 et 2001. Les données utilisées pour les trois périodes concernent :
- la largeur du cours d'eau au niveau des 80 sections en travers
- la hauteur d'eau dans chaque section calculée à l'aide de la formule de Manning- Strickler( hypothèse de régime permanent)
- les pentes des sous tronçons moyennées sur 100 m, calculées à partir des cotes des sections
- la granulométrie moyenne a été xée à 20 mm.
La gure 2.21 montre que, pour une même crue, la capacité de transport a connu une très légère augmentation entre 1870 et 1946. Cette augmentation est surtout perceptible pour les sections du deuxième tronçon. Il s'agit des secteurs qui ont connu une diminution de leur longueur développée, en raison des inversions de méandres.
A l'aide de la formule de Meyer-Peter Müller (1948), la capacité de transport moyenne a été estimée à 17000 m3/an en 1870 et de 20000 m3/an en 1946. En procédant de la
même façon, SOGREAH (1996) mentionne que pour une dynamique naturelle et sans perturbation, la capacité de transport est de l'ordre de 20000 m3/an).
Figure 2.21: Diérence de capacité de transport entre 1870 et 1946, pour un débit de fréquence 2 ans (410 m3/s).
L'augmentation locale de la capacité de transport s'est accompagné d'un changement de style uvial entre 1870 et 1946. Les secteurs où la capacité de transport a augmenté pour une même crue, sont passés d'un style en tresses à un style sinueux, traduisant un destockage des alluvions contenus dans le lit mineur.
Après les années 1950, la tendance s'est considérablement inversée et a été caractérisée par une baisse de la capacité de transport sur l'ensemble de la plaine du Forez ( g.2.22). Cette baisse est surtout dûe aux extractions de matériaux dans le lit qui ont conduit à un élargissement de la Loire.
Figure 2.22: Diérence de capacité de transport entre 1946 et 2001, pour un débit de fréquence 2 ans (410 m3/s).
En analysant l'évolution de la largeur ( g. 2.23), on distingue trois périodes :
- entre 1870 et 1946 où le lit a considérablement rétréci sur l'ensemble du linéaire, lié probablement à une baisse des intensités des fortes crues. Les dépôts datant des périodes antérieures à fort dynamique sédimentaire n'ont pas été remobilisés. Le développement de la végétation riveraine a en plus xé ces matériaux et renforcé les berges.
- entre 1946 et 1980 où l'élargissement aecte essentiellement le secteur entre le pk 17 et le pk 43 à l'aval de Grangent du fait des travaux d'endiguement et comme nous le verrons dans le paragraphe suivant, en raison des extractions de matériaux dans le lit ; - après 1980 où la largeur est quasiment restée inchangée.
Figure 2.23: Evolution de la largeur du lit entre 1870 et 2001.
Une cartographie des zones potentiellement érodables et des zones de dépôt a pu être établie pour un débit de 600 m3/s ( g. 2.24). Il est intéressant de voir qu'à l'heure ac-
tuelle, il y a théoriquement plus de zones potentielles de dépôt que d'érosion si le lit du euve contenait encore su samment de matériaux alluvionnaires et si les apports amont n'étaient pas bloqués par le barrage de Grangent.