journée cama 29 - finistere.fr
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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 ?
Introduction - Domaine d’application - Diagnostic - Phase travaux - Suivi des opérations
Introduction - Domaine d’application - Diagnostic - Phase travaux - Suivi des opérations
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
Introduction - Domaine d’application - Diagnostic - Phase travaux - Suivi des opérations
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*)
Introduction - Domaine d’application - Diagnostic - Phase travaux - Suivi des opérations
Importance de maîtriser les phénomènes de colmatage
Introduction - Domaine d’application - Diagnostic - Phase travaux - Suivi des opérations
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
Introduction - Domaine d’application - Diagnostic - Phase travaux - Suivi des opérations
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)
Introduction - Domaine d’application - Diagnostic - Phase travaux - Suivi des opérations
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)
La recharge granulométrique / sédimentaire artifici elle
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
Introduction - Domaine d’application - Diagnostic - Phase travaux - Suivi des opérations
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)
Introduction - Domaine d’application - Diagnostic - Phase travaux - Suivi des opérations
Introduction - Domaine d’application - Diagnostic - Phase travaux - Suivi des opérations
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
Introduction - Domaine d’application - Diagnostic - Phase travaux - Suivi des opérations
© BRAMARD et al ., 2010
La recharge granulométrique / sédimentaire artifici elle
© BRAMARD et al ., 2010
Les Magnerolles (79) : avant et après travaux
Introduction - Domaine d’application - Diagnostic - Phase travaux - Suivi des opérations
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
Introduction - Domaine d’application - Diagnostic - Phase travaux - Suivi des opérations
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 »
Introduction - Domaine d’application - Diagnostic - Phase travaux - Suivi des opérations
Utilisation de techniques mixtes : déblais / rembla is + recharge
Cette technique permet de travailler sur de longs linéaires à faible coût
Introduction - Domaine d’application - Diagnostic - Phase travaux - Suivi des opérations
Introduction - Domaine d’application - Diagnostic - Phase travaux - Suivi des opérations
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
Introduction - Domaine d’application - Diagnostic - Phase travaux - Suivi des opérations
=> 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