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Journée CAMA 29

La recharge granulométrique

Olivier Ledouble, ONEMA 16 juin 2016

© LE BIHAN, 2014

Les bases de la recharge : le rôle du substrat

Un rôle clé dans le cycle de vie de nombreuses espèces aquatiques(Palmer et al., 1997 ; Geist, 2011)

Le substrat fournit les bases des réseaux trophiques (Ward, 1989 ; Bretschko, 1995 ; Boulton et al., 1998)

Le déclin de la biodiversité des cours d’eau (Stein & Lack, 1997 ; Pimm et al., 2001 ; Gleick, 2003) a récemment été lié à la réduction de la fonctionna lité du substrat du lit des cours d’eau (Hancock, 2002)

L’interface des processus d’autoépuration des eaux (Oraison et al., 2012)

Introduction - Domaine d’application - Diagnostic - Phase travaux - Suivi des opérations

Un des éléments nécessaire au bon état hydromorphologique des cours d’eau (Malavoi & Bravard, 2010)

LE BIHAN, 2013

REMISE DANS TALWEG ?

Hors talweg

Cours d’eau

enterrés

Cours d’eau

dérivés

Cours d’eau

recalibrés hors talweg

REMEANDRAGE ?

Dans talweg

Rectiligne

CRÉATION D’UNNOUVEAU LIT ?

RECRÉATION D’UNNOUVEAU LIT

A partir de l’existant

Recalibré

Sinuosité naturelle

Gabarit naturel

Déblai / remblai Recharge granulométrique

DIVERSIFICATION DES HABITATS

Méthode LIFE Anciens méandres Nouveau tracé

Peu diversifié Diversifié

Cours d’eau

?

?

?

?

Oui

Non

Non

Non

Logigramme de préservation et de restauration de la

morphologie des cours d’eau

Oui

?

Qpb > Q1,5-Q2

« Lit emboîté »

Qpb < Q1,5-2

Gabarit naturel

Oui

« Radiers dômes »

Quand utiliser la recharge granulométrique ?



Préconisations sur le diagnostic préalable à une re charge

1) Bassin versant amont - Apports en sédiments fins- Régime hydrologique (étiage, crue)- Qualité d’eau

- Hauteur et largeur à plein bord- Pente du fond- Débit à plein bord

- Puissance spécifique- Force tractrice- Indice de Shield

Si pente et/ou débit important

Evaluation du risque d’incisionet de décapage

2.a) Faisabilité de la recharge 2.b) Caractéristique s de la recharge

-Nature géologique de la granulométrie- Présence, épaisseur, cohésion de la couche d’armure- D16, D50, D84 sur radier- Présence de fraction héritée

2.c) Modalités technique de mise en oeuvre

Nature des berges et érodabilitéProfil en long, succession radier - mouilleIntermittence possiblePrésence de drainage, seuil, connexion amont et aval

2) Tronçon à restaurer

Des cas d’incision et de décapage de la recharge sur cours d’eau à pente marquée

Maine et Loire Morbihan, ruisseau de Plaudren


Importance de maîtriser les phénomènes de colmatage (diagnosctic BV)

La durée de l’amélioration du substrat est très hét érogène

� 8 ans : Pederson et al., 2009

� 5 ans : Barlaup et al., 2008

� 4 ans : Pulg et al., 2011

� 2 ans : Merz & Setka, 2004 ;

Sarriquet et al., 2007

� Moins d’un an : Zeh & Donni, 1994 ;

Palmer et al., 2015

Principal facteur de la durabilité des effets de la recharge : la part de fines < 2mm (Palmer et al., 2015)

Nécessité de maîtriser les phénomènes de colmatage (Gayraud et al., 2002*)


Importance de maîtriser les phénomènes de colmatage


Synthèse des préconisations sur le diagnostic préal able à une recharge

Résultats du diagnostic bassin versant et tronçon à restaurer (facteurs limitant)

Définition des objectifs de la restauration

Qualité d’eau

Hydrologie

Biologie

Hydromorphologie

Contraintes techniques : profondeurs des drains, seuil, possibilité de débordement

La recharge est-elle adaptée au diagnostic, aux obj ectifs et aux contraintes ?

Méthodes

� Déversemen t des granulats de manière uniforme dans le lit du coursd’eau en respectant une alternance de radiers et de mouilles (rappel :intervalle radier/mouille = 5 à 7 fois la largeur du lit mineur à plein bord)

� Le cours d’eau agence ensuite de lui même les différentes classesgranulométriques lors des crues, apportant ou reprenant en plus la fractionplus fine issue du transport amont

� Cet engraissement du lit doit être réalisé sur une épaisseur assezimportante (15 à 30 cm mini ) pour favoriser les écoulements hyporhéiques* etrétablir le transit sédimentaire vers l’aval (Boutet- Berry et al., 2009)

Restituer des matériaux : de la terre, des cailloux …Restituer une capacité à structurer sa morphologie de manière pérenne


Principe

� Combler une partie du lit surdimensionnée

La recharge granulométrique / sédimentaire artifici elle

L’épaisseur de la recharge granulométrique

Quelques soit le faciès, la moyenne de l’épaisseur du matelas alluvial est d’environ 30 cm (Vierron, 2015)

Pour les plus petits gabarits de moins de cinq mètr es, il est conseillé de recréer, selon la largeur du cours d’eau, une épais seur comprise entre 15 à 50 cm (Vierron, 2015)


Compte tenu de la proximité dessources, le fond des petits coursd’eau est souvent recouvert d’unecouche de faible épaisseurde matériaux alluvionnaires,(généralement 10-15cm ) reposantsouvent directement sur la rochemère (sans sous-couche biendifférenciée) ou sur des limonsanciens (Réf, xxx)


Précautions particulières

� La gamme granulométrique doit correspondre à la couche alluviale initiale (avant toute perturbation)

� La nature géologique des granulats doit être identique ou très proche de ce que l’on doit trouver naturellement dans le cours d’eau (attention au PH )

� Les sources d’approvisionnement ne doivent pas être éloignées (coût transport, bilan carbone etc.), et les conditions d’exploitation doivent être respectueuses de l’environnement (aquatique en particulier)

� Origines : carrière, pierres de champs, criblage des matériaux…

� Le coût (fourniture + tri éventuel + livraison) doit être raisonnableBramard et al., 2010


Exemple de classes granulométriques utilisées

© TRACZ, 2011

© TRACZ, 2011

© TRACZ, 2011

AVANT APRES

Pour les petits cours d’eau de plaine de faible puissance(<35 W), un mélange graviers (2-16 mm), cailloux (16 -64mm) pierres (64-256 mm) et blocs (>256 mm) avec unemajorité de pierres et cailloux est optimal (Bardon, 2009)



Exemple de classes granulométriques utilisées

180 tonnes de granulats

Mélange composé :

� 2/5 de 6-16mm

�2/5 de 16-31 mm

�1/5 de 40-80mm

Mélange réalisé sur place

Intérêt de bien remonter la recharge sur les berges


Travaux de restauration du Calais (affluent Indrois 37)

� Recharge sur les zones de radiers – écoulements rapides

� Localisation : dans les points d’inflexion des méandres

� 1 radier tous les 6 fois la largeur plein bord du cours d’eau

�Proportion suffisante en matériaux très grossiers (blocs) => importante pourla tenue des radiers,

�Présence de matériau minéral fin (sable) => maintien des écoulements lorsdes étiages.

Technique des « radiers dômes »

BRAMARD, 2012


Travaux de restauration du Calais, affluent de l’ I ndrois (37) � Caractéristiques du cours d’eau : Lpb = 2,5 – 3m� Mise en place de « radiers dômes » � Recharges ponctuelles sur 6 km � Volume de matériaux utilisé : 800m3 (volumes extraits lors du curage des années 80 : 8000 m3 )� Coûts : 47 000 euros (rehaussements de lit, recharges ponctuelles, banquettes pierreuses, dispersion de blocs). Coût moyen 8 euros TTC ml

BRAMARD, 2012

Technique des « radiers dômes »


Utilisation de techniques mixtes : déblais / rembla is + recharge

Cette technique permet de travailler sur de longs linéaires à faible coût



1) Vérifier le choix de la granulométrie (bonne évaluation du volume, classes granulométriques, nature géologique, origine, répartition sur le cours d’eau)

2) Anticiper et Prévoir des ajustements éventuels(remonter la granulométrie sur les berges, étanchéifier le fond, tassement sur substrat meuble, incision ponctuelle, érosion)

3) Améliorer la diversité des habitats et des écoulements (recréation de radiers, maintien/ajout de bois en rivière, berges en pente douce, banquettes de débordement)

4) Limiter les apports de fines (talus, haies, merlon, bandes enherbées, bandes boisées, réseau de drainage déconnecté, meilleure gestion de la vidange des plans d’eau / des cultures / de l’exploitation forestière …)

Synthèse des préconisations sur la phase travaux


=> NECESSITE D’AVOIR D’AVANTAGES DE RETOUR D’EXPERIENCES

⇒ REALISATION DE SUVIS : HYDROMORPHOLOGIE ET BIOLOGIE

- ETAT INITIAL- ETAT APRES 2-3 CRUES MORPHOGENES

SUIVI DES OPERATIONS

Analyse des suivis de la restauration sur le bassin de la Vilaine

Stage de Boudot-Grimaud (2012)

22 sites étudiés

� 15 sites => diagnostic avant opération (8 à l’échelle du BV, 3 à l’échelle du tronçon et 4 à ces deux échelles)

� 14 sites ont eu un suivi (63%)

Merci de votre attention

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