Perspectives générales

Un premier champ de perspective possible est l’amélioration des modèles par l’acquisition de nouvelles variables explicatives candidates qui n’ont pas été prises en compte dans ces travaux.

A l’échelle du tronçon, une meilleure description des différentes formes de résistance à l’écoulement pourrait améliorer la modélisation de la géométrie hydraulique stationnelle et particulièrement de l’exposant f. L’influence des formes de résistance est encore peu comprise en raison probablement de variables trop simplificatrices. Les formes de résistance à l’écoulement sont nombreuses et leurs descriptions à l’échelle du tronçon peuvent s’avérer complexes d’autant plus que leurs effets sont très variables localement (Rice and Church, 1996).

Ces formes de résistance comprennent, par exemple, les embâcles (bois mort par exemple), la forme du lit, la présence de rochers, les chutes, les berges ou bien même la sinuosité du cours d’eau. Durant mes travaux de thèse, j’ai réalisé des mesures pour décrire la résistance à l’écoulement sur une quinzaine de tronçons de cours d’eau. Ces mesures décrivent, notamment,

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les dimensions de chute d’eau, la forme longitudinale du cours d’eau, les proportions de faciès d’écoulement, la granulométrie du cours d’eau, les variations de pente du lit ainsi que les pentes des berges et leurs compositions. Le travail d’analyse des données collectées n’a pas encore été réalisé car il n’était pas central par rapport à la problématique générale de la thèse. Toutefois une perspective à court terme serait d’analyser les liens entre les exposants de géométrie hydraulique stationnelle et les différents descripteurs de résistance à l’écoulement ainsi que les interactions entre ceux-ci. Des travaux complémentaires sont également attendus pour trouver de méthodes de descriptions simples des autres formes de résistance à l’échelle du tronçon telles que les embâcles ou les effets des berges. Une meilleure quantification de la résistance dans les tronçons de cours d’eau permettrait in fine de mieux comprendre les relations entre les exposants b et f et celle-ci.

En complément, les récentes avancées en matière de télédétection ont montré qu’il est possible d’informer des indicateurs hydromorphologiques de bassins versants ou de tronçons (Piégay et al., 2020). Cela offre de nombreuses opportunités d’amélioration des modèles en utilisant des variables décrivant mieux les processus d’apports sédimentaires des bassins versants (par exemple, Cavalli et al., 2013 ; Crema et Cavalli, 2018), qui apparaissent fortement influencer l’exposant de géométrie hydraulique stationnelle b, ou alors les formes de rugosité au sein du chenal (Vázquez et al., 2017). Par ailleurs, l’acquisition de données issues de la télédétection et traitées à des échelles régionales permet désormais de caractériser certains indicateurs sur presque l’ensemble de réseau hydrographique à l’échelle régionale. Par exemple, Michez et al.

(2017) ont caractérisé la végétation rivulaire sur une grande partie du réseau hydrographique en Belgique à partir de données LIDAR et photogrammétriques. Demarchi et al., (2017) ont développé une méthode basée sur des données LIDAR et d’images aériennes pour caractériser des indicateurs hydromorphologiques similaires à Widerkehr (2012) (style fluvial, la largeur de la bande active) sur le réseau hydrographique de la région de Piémont en Italie. La généralisation et l’application de ces approches à l’échelle nationale offriraient des opportunités importantes pour les modèles construits dans le chapitre 4. En effet, l’ajout de variables explicatives telles que la végétation rivulaire, le style fluvial ou la largeur de la bande active, disponibles à large échelle, pourrait potentiellement améliorer les modèles.

Enfin, les résultats du chapitre 5 ouvre un champ de perspectives concernant l’application des modèles de géométrie hydraulique dans un contexte de gestion des bassins versants. En effet, les modèles construits sont facilement utilisables et présentent un large potentiel d’applications.

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Dans ce chapitre, j’ai montré l’intérêt de coupler ces modèles avec des modèles hydrologiques afin de traduire les informations de débits en caractéristiques hydrauliques. Ces nouveaux modèles de géométrie hydraulique sont par ailleurs actuellement utilisés par Clarisse Judes dans sa thèse qui porte sur l’étude de la réponse des organismes aquatiques face aux éclusées des barrages hydroélectriques. Les éclusées se caractérisent par des variations significatives et brusques du débit en aval des barrages. Les modèles de géométrie hydrauliques permettent de traduire ces variations de débits en variations des conditions hydrauliques (vitesses, hauteurs) puis en variations d’habitat physique pour les organismes étudiés en couplant avec des modèles d’habitat hydraulique.

De manière générale, de nombreuses études environnementales à l’échelle de bassin versants nécessitent des estimations précises des caractéristiques hydrauliques dans le réseau hydrographique comme pour, par exemple, modéliser les flux d’éléments pathogènes (Whelan et al., 1999). Plusieurs études environnementales ont utilisé les anciennes prédictions de géométrie hydraulique provenant d’Estimkart pour modéliser l’altération de l’habitat dans le bassin de la Seine (Miguel et al., 2016) ou le flux d’azote dans le réseau hydrographique français (Dupas et al., 2013). Il est ainsi envisageable de revisiter ces études en utilisant les nouvelles prédictions de géométrie hydraulique issues des travaux de thèse.

A titre d’exemple d’utilisation des résultats de cette thèse, on pourrait également penser aux travaux d’amélioration du modèle de température de l’eau T-NET (Beaufort et al., 2016, thèse de Hanieh Seyedhashemi) qui cherchent à améliorer le modèle T-NET en prenant en compte des informations concernant les effets anthropiques (présence de barrages par exemple).

Jusqu’à présent, ces modèles de température utilisent les anciens modèles de géométrie hydraulique Estimkart (Lamouroux et al., 2010) pour traduire les débits en caractéristiques hydrauliques dans le bassin versant de la Loire. L’utilisation des nouvelles estimations de géométrie hydrauliques permettrait plus que probablement d’améliorer le modèle T-NET (Figure 6.3).

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Figure 6.3: Variations de la hauteur d'eau moyenne (Depth) des tronçons de cours d'eau de rang de Strahler 5 dans le bassin versant de la Loire (chaque couleur représente un tronçon) pour l'année hydrologique 2009-2010. Un modèle hydrologique fournit des chroniques de débits sur l’ensemble du réseau hydrographique du bassin versant de la Loire. Ces débits sont ensuite traduits en caractéristiques hydrauliques en utilisant les nouveaux modèles « new » ou les anciens modèles Estimkart « old » (figure fournie par Hanieh Seyedhashemi). Les variations de hauteurs d’eau semblent mieux représentées avec les nouvelles prédictions permettant potentiellement une meilleure modélisation de la température.

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