Lien entre la morphologie en travers et le régime sédimentaire

Les signatures morphologiques des tresses extraites sur les sites de la Drôme, du Drac et de la

Bléone ont été étudiées afin d’inférer un lien avec le régime sédimentaire. Différents indicateurs

morphologie en travers qui renseigne sur la rugosité induite par les macroformes. Il est aussi

considéré comme étant potentiellement un indicateur du régime sédimentaire (Liébault et al.,

2013a).

W* correspond au ratio entre la largeur mesurée de la bande active et une largeur prédite de

bande active, calculée à partir d'une loi puissance ajustée entre la largeur de la bande active et la

surface du bassin versant sur un échantillon de 49 tronçons en tresses des Alpes françaises

(Equation 1, Piégay et al., 2009).

W

pred

= 8.05 A

^0.44

(1)

W

^*

= W/W

pred

(2)

Avec W

pred

, la largeur de la bande active prédite, A la surface du bassin versant et W la largeur

de la bande active mesurée.

Ce calcul de W* diffère un peu de celui proposé par Belletti et al. (2013a) qui correspond au

ratio W/A

^0.4

, mais notre W* permet de caractériser simplement les tronçons en surlargeur (W*> 1)

qui indiquent plutôt des conditions limitées en capacité de transport et ceux en sous-largeur

(W*<1), qui indiquent plutôt des conditions limitées en fourniture sédimentaire. Ainsi une

diminution du BRI est attendu quand W*>1, car les systèmes en condition de transport limité vont

générer des lits plats avec un faible relief, où la dissipation d'énergie est faible car toute l'énergie

disponible est utilisée pour le transport de la charge sédimentaire (Montgomery and Buffington,

1997).

Un autre indicateur du régime sédimentaire est la différence d'altitude entre les "terrasses"

arborées et la bande active (T). On admet ici que l’encaissement est induit par un régime

sédimentaire déficitaire qui se produit sur une période de temps plus ou moins longue, et que

l’enfoncement est proportionnel à la durée de cette période et au caractère plus ou moins marqué

du déficit sédimentaire, qui module la vitesse à laquelle le lit s’incise. Les encaissements les plus

marqués devraient donc être associés à des BRI plus élevés, si on admet une dynamique d’incision

ininterrompue depuis les années 1950.

Les résultats ont montré un lien complexe entre le BRI et la largeur de la bande active (Fig.

60A). En effet, une corrélation négative entre BRI et W peut être observée pour les sites ayant une

largeur de bande active supérieure à 100 m montrant une diminution de la rugosité altitudinale du

lit avec l'augmentation de la largeur de la bande active. Cette tendance s’inverse pour les largeurs

de bande active inférieures à 100 m, où le BRI est faible. Ainsi, ces rivières sont caractérisées par

montre que ces sites présentent plutôt un lit de style divaguant et ne sont plus véritablement des

lits en tresses au sens strict du terme, ce qui pourrait expliquer qu’ils ne suivent pas la tendance

mise en évidence pour les lits larges.

Fig. 60. BRI (A) et BRI*(B) en fonction de la largeur de la bande active (W), la longueur des

barres correspond à l'écart type.

Afin d’établir un indicateur de rugosité altimétrique qui s’affranchit de l’effet de taille et qui

puisse être étudié sur une large gamme d’échelles spatiales, en partant du principe que les

fluctuations altimétriques du lit sont d’autant plus fortes que la rivière est grande, il a été proposé

de normaliser le BRI par la largeur de la bande active (Liébault et al., 2013a). Cet indicateur

appelé BRI* a été tracé en fonction de la largeur de bande active (Fig. 60B). Les résultats

montrent une autocorrélation (spurious correlation) forte, qui s’explique par le poids de la largeur

sur le calcul du BRI*. Cet effet était moins marqué avec les données de Liébault et al. (2013a)

(Fig. 61) où une loi puissance peut être ajustée entre le BRI* et la largeur de la bande active, mais

ici la largeur de bande active n’explique que 55% de la variabilité du BRI*. Ces données ont été

produites à partir de profils en travers mesurés sur le terrain par nivellement. La plus forte

influence de la largeur sur le BRI* calculé à partir des données LiDAR s’explique

Fig. 61. BRI* en fonction de W, les données de cette thèse sont combinées avec les données de

Liébault et al. (2013a). L’ajustement selon une loi puissance ne prend en compte que les données

collectées sur le terrain (Liébault et al., 2013a).

La variabilité des données autour de la loi puissance pourrait-elle être liée aux différences de

régime sédimentaire ? Le Drac 2 s'écarte beaucoup de la loi. Ce site semble avoir une rugosité

altimétrique très élevée pour la largeur observée. L'observation des photographies aériennes

montre que ce site présente plutôt un lit de style divaguant, qui pourrait expliquer cette

observation. Le Drac 1 et la Bléone présentent quant-à-eux des valeurs faibles de BRI* par rapport

à leur largeur active. Ces observations peuvent refléter une recharge sédimentaire soutenue par

rapport aux autres sites. Ces deux sites ont été marqués par l’occurrence d’une crue récente à

l’issue desquelles les bandes actives se sont élargies (Fig. 62). Il serait intéressant de continuer à

suivre ces deux sites pour savoir si cette évolution est ponctuelle dans le temps ou reflète une

restauration à plus long terme des conditions de transport. Les autres sites ne s'éloignent que très

peu de la loi proposée en 2013.

Fig. 62. Evolution de la largeur relative de la bande (W*) entre 1950 et 2010 pour chaque site

d'étude pour (A) le bassin versant de la Drôme; (B) le bassin versant de la Bléone; et (C) le bassin

versant du Drac.

La rugosité altimétrique du lit a enfin été croisée avec les indicateurs de régime sédimentaire,

tout d’abord à partir du lien entre le BRI et la largeur normalisée (W*) pour l'ensemble des sites

étudiés (n=3226 sections en travers). Les données ne révèlent aucune relation claire entre les deux

variables (Fig. 63A). De plus, les relations observées ne sont le résultat que de la relation entre le

BRI et le W observée plus haut. Par exemple, pour un W* supérieur à un 1 une relation positive

pourrait être observée mais celle-ci est seulement due au fait que la Bléone à une plus grande

largeur que les autres rivières et donc un BRI plus faible.

Quand BRI* est considéré, se pose le problème de l’autocorrélation entre les variables (Fig.

63B). Ce diagramme montre néanmoins deux groupes distincts. Un premier groupe présente des

valeurs de BRI* élevées en condition de sous-largeur (W*<1, Drôme amont et Drac 2) et des

valeurs faibles de BRI* en condition de surlargeur (W*>1, Bès, Drac 1). Un deuxième groupe

(Drôme aval et Bléone) montre les mêmes tendances mais avec des valeurs de BRI* plus faibles.

Ces sites correspondent aux basses vallées et possèdent des puissances plus élevées, ce qui

pourrait expliquer les plus faibles valeurs de BRI*. D'après ce graphique, le Bès, le Drac 1 et la

Fig. 63. BRI (A) et BRI*(B) en fonction de W*, la longueur des barres correspond à

l'écart-type.

Enfin, le BRI* a été tracé en fonction de T, comme précédemment effectué par Liébault et al.

(2013a) (Fig. 64). Bien que les données de cette thèse soient limitées par la faible étendue des

valeurs de BRI*, il est intéressant d'observer que les données concordent bien avec la boucle

d’ajustement précédemment publiée. Ainsi, la Bléone, le Drac 1 et la Drôme 4 se situeraient dans

un contexte de recharge sédimentaire à l’origine d’un faible BRI* mais d’un enfoncement du lit

toujours élevé dans les "terrasses". La faible valeur de BRI* observée sur le tronçon 4 de la

Drôme, pourrait aussi être liée au fait que ce site est très à l’aval comparativement aux autres et

pourrait être lié seulement à la différence observée entre les sites amont et aval (Cf. § précédent).

En conclusion, BRI et BRI* semblent avoir un lien complexe avec la largeur du lit avec des

différences entre les tresses amont et aval. L'échantillon étudié pendant cette thèse ne permet ainsi

pas d'approfondir la relation entre la rugosité du lit et le régime sédimentaire. Il est sans doute

nécessaire d’étoffer le nombre de tronçons étudiés et de mieux caractériser le régime sédimentaire

de chacun d’eux.

Fig. 64. BRI* en fonction de T, les données de cette thèse sont combinées avec les données de

Liébault et al. (2013a).

Dans le document Analyse spatio-temporelle de la morphologie des rivières en tresses par LiDAR aéroporté (Page 169-175)