avec les terminologies française et anglaise (en italique). Le terme galet (pebble) correspond à un gravier ou cailloux avec les bords arrondis

moyenmedium 8 -3 gravel finfine 4 -2

très finvery fine

2 -1

très grossiervery coarse

1 0 grossiercoarse 0.5 1 sable moyenmedium 0.25 2 sand finfine 0.125 3

très finvery fine

0.0625 4

très grossiervery coarse

0.0313 5 limon grossiercoarse 0.0156 6 silt finfine 0.00781 7

très finvery fine

0.00391 8

très grossiervery coarse

0.00195 9 argile grossiercoarse 0.000977 10 clay finfine 0.000489 11

très finvery fine

0.000244 12

Tab. ^{3.2 – Classification granulométrique de Wentworth (1922), d’après de Bunte et Abt (2001),}

avec les terminologies française et anglaise (en italique). Le terme galet (pebble) correspond à un

gravier ou cailloux avec les bords arrondis.

techniques d’analyse d’image (Rollet, 2002) ou d’estimation visuelle des diamètresd

₁₆

,d

₅₀

etd

₉₀

par

des opérateurs entraînés (Latulippeet al., 2001) permettent de réduire ces temps de mesure. Dans ce

travail, une évaluation granulométrique visuelle par zones, complétée par des mesures de référence,

permet d’obtenir une information généralisée à tout le banc de galets étudié (Jodeauet al., 2007a).

La méthode comprend trois étapes :

1. Sur le terrain, un opérateur définit des polygones à l’intérieur desquels la granulométrie est

jugée suffisamment homogène ; ces polygones sont tracés sur une photographie aérienne du

banc. Pour chaque surface, l’opérateur évalue visuellement la proportion surfacique de chacune

des classes (c

à c

) de l’échelle de Wentworth (1922) : sables et limons (<2 mm), graviers

(<6.4 cm), petits galets (<12.8 cm), gros galets (<25.6 cm), blocs (>25.6 cm). Un pourcentage

surfaciquepi est retenu pour les trois classes dominantes.

(a) (b)

Fig. ^{3.8 –}

(a) Gabarit de mesure granulométrique, réalisé à partir du modèle de l’UMR5600. Les côtés des carrés mesurent 4, 8, 11.3, 16, 22.6, 32, 45.3, 64, 90.5, 128 mm. (b) Exemple de répartition granulométrique des sédiments de surface obtenue par échantillonnage sur grille (06-07-2007). Photo cB. Camenen.

raster pour faciliter les opérations ultérieures. Le format raster est composé d’une grille

régu-lière de pixels contenant chacun cinq paramètres (p

) représentant les proportions de sédiments

dans chaque classe (c

).

3. Cette première classification conduit à un nombre trop important de classes, et ne permet pas

de comparaison facile entre des états différents. Une reclassification est proposée sur la base

d’une classe moyenne : cmean = P

i=1

cipi, en affectant à ci son indice (i.e. ci = i). Si deux

surfaces tombent alors dans la même classe avec des compositions très différentes, elles sont

discriminées à partir de leur composition en utilisant un critère sur les pi. La classification

finale est donnée_Tab.3.3.

Ces nouvelles classes sont directement mises en relation avec des courbes de composition

granulo-métrique obtenues par la méthode conventionnelle du paragraphe précédent (_Fig.3.9). Comme pour

les mesures topographiques, les mesures granulométriques sont difficiles dans les zones à forte vitesse

d’écoulement. Les observations de terrain laissent supposer que le chenal d’écoulement principal est

composé de gros galets (12.8-25.6 cm).

3.2.2 Granulométrie des sédiments fins

La granulométrie des dépôts de sédiments fins est mesurée indépendamment des sédiments

gros-siers. Elle est mesurée classiquement par tamisage mécanique (_Fig. 3.10). Un échantillon témoin

permet de mesurer par pesée, après séchage, le pourcentage d’humidité dans l’échantillon.

L’échan-tillon est pesé, et est ensuite passé dans un emboîtement de tamis du plus grossier au plus fin (tailles

des mailles 1000, 500, 250, 125, 63, 40, 20 µm). Ces tamis sont mis en mouvement pendant 10 min

8 blocs métriques (berges) 5 p5= 1

Tab. ^{3.3 –}

Classification utilisée pour la granulométrie des bancs de galets.

Fig.^{3.9 –}

Courbes granulométriques pour la classification finale du_Tab.3.3. (a) Classes 1 à 4 et (b) classes 5 et 6

(période 10 s et amplitude des vibrations 1.30 mm). Toutes les fractions contenues dans les tamis

sont récupérées, séchées à l’étuve (24 h à 90

^◦

C), et enfin pesées. Le pourcentage massique de chaque

classe granulométrique est calculé.

La granulométrie laser permet d’automatiser et d’affiner la mesure granulométrique (classes

de 0.02 µm à 2 mm). La technique est fondée sur la diffraction et sur la diffusion d’un faisceau

laser (théorie de Fraunhofer, mesure de la dimension des particules par analyse de la figure de

diffraction, et théorie de Mie pour les particules inférieures à 100 µm). Le granulomètre utilisé

dans ce travail est un Mastersizer 2000 (Malvern), propriété de l’OTHU et disponible à l’ENTPE.

Le résultat est un volume de particules (obtenu grâce à une hypothèse de sphéricité à partir des

sections efficaces mesurées) pour chaque classe granulométrique ; le lien avec le pourcentage massique

se fait simplement en supposant une masse volumique constante pour les particules (2650 kg/m

). Les

résultats obtenus avec les deux méthodes de granulométrie sont directement comparables (_Fig.3.11).

Fig. ^{3.10 –}

Granulométrie des sédiments fins par tamisage : (a) colonne de tamis, agitateur mécanique et circuit d’eau, (b) échantillon de sédiments fins prélevé dans un dépôt du lit, (c) pesée (résolution 0.01 g). Photos cM. Lagouy.

Fig. ^{3.11 –}

Comparaison des répartitions granulométriques obtenues par tamisage mécanique ou par gra-nulomètre laser.

3.3 Imagerie aérienne haute résolution

3.3.1 Matériel et mise en oeuvre

Des campagnes de photos aériennes haute résolution ont été effectuées sur le secteur d’étude à

trois reprises (avril, juin et juillet 2006). Pour ces campagnes, nous avons profité de l’expérience de

l’UMR5600 à travers la thèse de Jérôme Lejot. Les photos sont prises avec un appareil numérique

(Canon PowerShot G5 5 Mpixels ou Canon PowerShot G3 4 Mpixels) fixé sur un drone, petit engin

(a) (b)

Fig.^{3.12 –}

(a) Drone utilisé pour les campagnes de photos aériennes haute résolution. (b) Exemple de photo-graphie obtenue, les carrés rouges sont les points de repère utilisés pour la rectification et le géoréférencement des images.

para-moteur radio-commandé mis au point par l’IRD Montpellier et commercialisé par la société

ABS aerolight (France) sous le nom de drone Pixy (_Fig. 3.12 a). Le drone vole à basse altitude

(<150 m) à une vitesse moyenne de 10 m/s, et il est soumis à la réglementation concernant les

aéro-modèles. La résolution des images dépend évidemment de l’altitude, elle est de 4-6 cm en moyenne.

Les vols sont effectués le matin, car dès la fin de matinée, une brise de Nord empêche tout contrôle

du drone, très sensible aux perturbations du vent. Le vol est impossible si le vent est supérieur à

25 km/h (Raclotet al., 2005). Les vols des trois campagnes ont été menés par Marie-Laure Trémelo

(assistance technique et topographie dGPS, UMR5600) et Thierry Fournier (pilotage, Cemagref).

Les images obtenues sont rectifiées et géoréférencées avec le logiciel _ArcMap à partir de points

de repère distribués sur tout le site d’étude. Les coordonnées de ces repères, carrés de toile cirée

rouge de 40 ou 50 cm de côté, sont acquises par dGPS (Trimble 5800 RTK). Ces images souffrent

de quelques inconvénients : des zones d’ombres parfois importantes, des écarts de luminosité entre

les prises de vue même successives, une saturation de certains pixels due aux reflets sur la surface

libre.

3.3.2 Application au suivi morphologique

Sous condition du respect d’un certain nombre de critères, ce type de photographie aérienne

peut être utilisé pour le suivi morphologique des cours d’eau. Les résultats obtenus peuvent être

de plusieurs natures : (i) une information sur le relief et (ii) une information sur la composition du

sol (type de végétation, type de substrat, caractérisation granulométrie...). Cette information est

Dans le document Morphodynamique d'un banc de galets en rivière aménagée lors de crues (Page 71-76)

avec les terminologies française et anglaise (en italique). Le terme galet (pebble) correspond à un gravier ou cailloux avec les bords arrondis

Tab. 3.2 – Classification granulométrique de Wentworth (1922), d’après de Bunte et Abt (2001),

avec les terminologies française et anglaise (en italique). Le terme galet (pebble) correspond à un

gravier ou cailloux avec les bords arrondis.

techniques d’analyse d’image (Rollet, 2002) ou d’estimation visuelle des diamètresd

,d

etd

par

des opérateurs entraînés (Latulippeet al., 2001) permettent de réduire ces temps de mesure. Dans ce

travail, une évaluation granulométrique visuelle par zones, complétée par des mesures de référence,

permet d’obtenir une information généralisée à tout le banc de galets étudié (Jodeauet al., 2007a).

La méthode comprend trois étapes :

1. Sur le terrain, un opérateur définit des polygones à l’intérieur desquels la granulométrie est

jugée suffisamment homogène ; ces polygones sont tracés sur une photographie aérienne du

banc. Pour chaque surface, l’opérateur évalue visuellement la proportion surfacique de chacune

des classes (c

à c

) de l’échelle de Wentworth (1922) : sables et limons (<2 mm), graviers

(<6.4 cm), petits galets (<12.8 cm), gros galets (<25.6 cm), blocs (>25.6 cm). Un pourcentage

surfaciquepi est retenu pour les trois classes dominantes.

(a) (b)

Fig. 3.8 –

raster pour faciliter les opérations ultérieures. Le format raster est composé d’une grille

régu-lière de pixels contenant chacun cinq paramètres (p

) représentant les proportions de sédiments

dans chaque classe (c

).

3. Cette première classification conduit à un nombre trop important de classes, et ne permet pas

de comparaison facile entre des états différents. Une reclassification est proposée sur la base

d’une classe moyenne : cmean = P

cipi, en affectant à ci son indice (i.e. ci = i). Si deux

surfaces tombent alors dans la même classe avec des compositions très différentes, elles sont

discriminées à partir de leur composition en utilisant un critère sur les pi. La classification

finale est donnéeTab.3.3.

Ces nouvelles classes sont directement mises en relation avec des courbes de composition

granulo-métrique obtenues par la méthode conventionnelle du paragraphe précédent (Fig.3.9). Comme pour

les mesures topographiques, les mesures granulométriques sont difficiles dans les zones à forte vitesse

d’écoulement. Les observations de terrain laissent supposer que le chenal d’écoulement principal est

composé de gros galets (12.8-25.6 cm).

3.2.2 Granulométrie des sédiments fins

La granulométrie des dépôts de sédiments fins est mesurée indépendamment des sédiments

gros-siers. Elle est mesurée classiquement par tamisage mécanique (Fig. 3.10). Un échantillon témoin

permet de mesurer par pesée, après séchage, le pourcentage d’humidité dans l’échantillon.

L’échan-tillon est pesé, et est ensuite passé dans un emboîtement de tamis du plus grossier au plus fin (tailles

des mailles 1000, 500, 250, 125, 63, 40, 20 µm). Ces tamis sont mis en mouvement pendant 10 min

Tab. 3.3 –

Fig.3.9 –

(période 10 s et amplitude des vibrations 1.30 mm). Toutes les fractions contenues dans les tamis

sont récupérées, séchées à l’étuve (24 h à 90

C), et enfin pesées. Le pourcentage massique de chaque

classe granulométrique est calculé.

La granulométrie laser permet d’automatiser et d’affiner la mesure granulométrique (classes

de 0.02 µm à 2 mm). La technique est fondée sur la diffraction et sur la diffusion d’un faisceau

laser (théorie de Fraunhofer, mesure de la dimension des particules par analyse de la figure de

diffraction, et théorie de Mie pour les particules inférieures à 100 µm). Le granulomètre utilisé

dans ce travail est un Mastersizer 2000 (Malvern), propriété de l’OTHU et disponible à l’ENTPE.

Le résultat est un volume de particules (obtenu grâce à une hypothèse de sphéricité à partir des

sections efficaces mesurées) pour chaque classe granulométrique ; le lien avec le pourcentage massique

se fait simplement en supposant une masse volumique constante pour les particules (2650 kg/m

). Les

résultats obtenus avec les deux méthodes de granulométrie sont directement comparables (Fig.3.11).

Fig. 3.10 –

Fig. 3.11 –

3.3 Imagerie aérienne haute résolution

3.3.1 Matériel et mise en oeuvre

Des campagnes de photos aériennes haute résolution ont été effectuées sur le secteur d’étude à

trois reprises (avril, juin et juillet 2006). Pour ces campagnes, nous avons profité de l’expérience de

l’UMR5600 à travers la thèse de Jérôme Lejot. Les photos sont prises avec un appareil numérique

(Canon PowerShot G5 5 Mpixels ou Canon PowerShot G3 4 Mpixels) fixé sur un drone, petit engin

(a) (b)

Fig.3.12 –

para-moteur radio-commandé mis au point par l’IRD Montpellier et commercialisé par la société

ABS aerolight (France) sous le nom de drone Pixy (Fig. 3.12 a). Le drone vole à basse altitude

(<150 m) à une vitesse moyenne de 10 m/s, et il est soumis à la réglementation concernant les

aéro-modèles. La résolution des images dépend évidemment de l’altitude, elle est de 4-6 cm en moyenne.

Les vols sont effectués le matin, car dès la fin de matinée, une brise de Nord empêche tout contrôle

du drone, très sensible aux perturbations du vent. Le vol est impossible si le vent est supérieur à

25 km/h (Raclotet al., 2005). Les vols des trois campagnes ont été menés par Marie-Laure Trémelo

(assistance technique et topographie dGPS, UMR5600) et Thierry Fournier (pilotage, Cemagref).

Les images obtenues sont rectifiées et géoréférencées avec le logiciel ArcMap à partir de points

Tab. ^{3.2 – Classification granulométrique de Wentworth (1922), d’après de Bunte et Abt (2001),}

Fig. ^{3.8 –}

finale est donnée_Tab.3.3.

granulo-métrique obtenues par la méthode conventionnelle du paragraphe précédent (_Fig.3.9). Comme pour

gros-siers. Elle est mesurée classiquement par tamisage mécanique (_Fig. 3.10). Un échantillon témoin

Tab. ^{3.3 –}

Fig.^{3.9 –}

résultats obtenus avec les deux méthodes de granulométrie sont directement comparables (_Fig.3.11).

Fig. ^{3.10 –}

Fig. ^{3.11 –}

Fig.^{3.12 –}

ABS aerolight (France) sous le nom de drone Pixy (_Fig. 3.12 a). Le drone vole à basse altitude

Les images obtenues sont rectifiées et géoréférencées avec le logiciel _ArcMap à partir de points