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Ressources hydriques et fonctionnement géomorphologique des hydrosystèmes anthropiques

La réhabilitation des marges fluviales, quel intérêt, quelles contraintes ?
Le cas des annexes fluviales du Rhône aval

The rehabilitation of the alluvial margins, what's benefits or constraints ? The case of the lower Rhône river
Mireille Provansal, Guillaume RACCASI, Mathieu Monaco, Sébastien Robresco and Simon Dufour
p. 85-94

Abstracts

Since 150 years an important fluvial “metamorphosis” occurred in the lower Rhône River, under the influence of global changes in the catchment and local engineering management. Between Beaucaire and the river mouth, the artificial disconnection of secondary arms created several “dead arms”. The sediment filling up of the alluvial margin induced the channel narrowing, modified the height of water floods, and damaged the ecological functioning. The National Compagny of the Rhône River, administrator of the river, proposed a management policy of the rehabilitation of the riverbanks, involving the remobilisation of sediments locked up in the alluvial margins, particularly in the former barred arms. This paper presents the method used to establish the bio-geomorphic diagnosis and to choose an appropriate management.

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Full text

1La structure et la dynamique actuelles des cours d’eau méditerranéens résultent de la superposition de différentes phases d’aménagements depuis 150 ans, combinées avec les effets des mutations de l’occupation des sols au cours du xixe siècle. Les impacts sont notamment sensibles dans les parties aval, où les facteurs locaux se conjuguent avec l’ensemble des pressions qui s’exercent dans l’ensemble du bassin-versant. Les aménagements locaux ont provoqué ou induit d’importantes transformations morphologiques dans les systèmes fluviaux : fermeture et remblaiement de bras secondaires, contraction de la bande active et accumulations sur les marges, incision du plancher alluvial (Raccasi, 2008 ; Ollero, 2010). Ces mutations modifient les lignes d’eau, particulièrement en période de crue, affectant localement la sécurité des biens et des personnes lors des inondations. Elles ont aussi produit des paysages très anthropisés, dont les fonctionnalités écologiques ont été fortement perturbées : réduction de la complexité, banalisation et perte de spécificité des boisements riverains, développement d’espèces invasives en lien avec les perturbations anthropiques, modifications de la composition et de la diversité des peuplements piscicoles et benthiques du fait de la modification des régimes hydrologiques (Michelot, 1989 ; Fruget et Dessaix, 2003 ; Gonzalez et al., 2010).

2Le progrès des connaissances et la modification des pratiques de réhabilitation se traduit actuellement par une volonté accrue de gérer différemment les lits fluviaux et leurs marges, en proposant notamment des actions de réactivation de la dynamique fluviale (Barthélémy et Souchon, 2009). Ainsi, les expériences visant à concilier la gestion des crues et la conservation des milieux et des espèces se sont-elles développées au cours des vingt dernières années (Downs et Thorne, 2000 ; Golet et al., 2006 ; Geerling et al., 2008 ; Glenn et al., 2008 ; Bravard et al., 2009). Cependant, la volonté de concilier plusieurs enjeux est susceptible d’accroître la difficulté de réalisation des actions de réhabilitation (tableau 1).

Tableau 1

Tableau 1

Synthèse des principaux enjeux identifiés sur le Rhône aval

3L’objectif de cette contribution est de présenter la démarche mise en œuvre sur le Rhône aval à l’instigation de la Compagnie Nationale du Rhône (CNR) gestionnaire du fleuve, du diagnostic bio-géomorphologique aux choix de gestion.

1 - Évolution morphologique séculaire du Rhône aval et émergence du projet de réhabilitation

4L’évolution géomorphologique du Rhône aval et de ses marges au cours des 150 dernières années a fait l’objet de nombreuses publications (Arnaud-Fassetta, 2003 ; Antonelli et al., 2004 ; Sabatier et al., 2006 ; Maillet et al., 2007, Provansal et al., 2010 et 2012) et de plusieurs travaux universitaires (Antonelli, 2002 ; Villiet, 2005 ; Villiet et Hellal, 2006 ; Zanetti, 2006 ; Robresco, 2008 ; Raccasi, 2008). Les modifications de l’hydrosystème et du système fluvial ont été décrites à partir d’observations de terrain, de carottages associés à des analyses sédimentaires et sur la base de SIG intégrant les évolutions 2D et 3D à partir d’archives aériennes et cartographiques. Depuis 2009, ces recherches sont soutenues par l’Observatoire des Sédiments du Rhône, structure pluri‑disciplinaire labellisée et financée par le Plan Rhône.

5Le secteur étudié ici (figure 1) correspond à une plaine de niveau de base sur environ 80 km de long.

Fig.1 - Localisation des sites d’étude, le bas Rhône et le delta 

Fig.1 - Localisation des sites d’étude, le bas Rhône et le delta 

A. Secteur Beaucaire-Arles, lônes du Pillet et de Ranchier ; B. Secteur du Grand Rhône, lône de Cassaire. 1. Digues (1860) ; 2. Banc fixé et végétalisé ; 3. Chenal en eau ; 4. Localisation des photos.

6La diminution de la pente du profil longitudinal (0,56 ‰ entre Avignon et Arles, 0,10 ‰ dans le delta) y réduit la puissance fluviale et favorise le dépôt des sédiments, qui ont construit au cours des millénaires une très large plaine alluviale et le delta du Rhône. Dans ce dernier, le Grand et le Petit Rhône écoulent respectivement 90 et 10% des flux liquides et solides.

7Localisé en aval des dernières confluences (Ardèche, Durance et Gard), le système fluvial est influencé par ces affluents méditerranéens, qui contribuent à la formation d’un débit moyen élevé et accentuent les contrastes saisonniers (module annuel : 1 800 m3/s ; crue centennale supérieure à 11 500 m3/s à Beaucaire). L’Ardèche et le Gard génèrent des crues rapides aux effets dévastateurs difficiles à prévenir (crues « cévenoles »). La Durance amplifie les crues d’amont, en durée et en débit. Les flux actuels de sédiments fins (MES, matières en suspension : 1 à 9 Mt/an en moyenne) sont précisément mesurés par la station SORA à Arles (Antonelli et al., 2008) ; plus de 70 % de ces apports transitent lors des crues > 3000 m3/s. La charge de fond, déplacée par charriage/saltation, est formée de galets et gravillons jusqu’en aval d’Arles, puis de nappes sableuses dans le delta ; elle ne se déplace que lors des crues.

8Depuis la fin du xixe siècle, trois facteurs ont profondément modifié le fonctionnement et la morphologie du chenal et de ses marges sur le Rhône aval :

  • la fréquence et la hauteur des crues ont diminué depuis la fin du xixe siècle en lien avec la fin du Petit Âge Glaciaire (Pichard, 1995). La décennie 1993-2003 a cependant connu une récurrence de crues majeures, dont la crue centennale de 2003 (11 500 m3/s à Beaucaire) ;

  • les flux sédimentaires ont été fortement réduits (Provansal et Bravard, 2009). L’apport de limons a diminué de plus de 80 % depuis un siècle, en relation avec la déprise agricole et les reboisements artificiels et spontanés dans le bassin-versant ; les MES sont en outre piégées dans les aménagements fluviaux en amont (barrages réservoirs alpins, casiers Girardon sur le Rhône). L’alimentation en charge de fond grossière (sables, galets) a été pratiquement interrompue, du fait des prélèvements dans le lit des affluents, de la dérivation du débit naturel de la Durance dans le canal EDF et des aménagements hydro-électriques CNR sur Rhône ;

  • à partir des années 1860, l’ingénierie fluviale a modifié localement les conditions d’écoulement par des aménagements répondant successivement à des objectifs différents. Après les crues catastrophiques des années 1840‑1856, les digues de protection contre les inondations ont été homogénéisées et confortées sur tout le linéaire jusqu’aux embouchures. Ensuite, pour les besoins de la navigation à vapeur, des travaux de rectification du chenal ont été réalisés entre 1870 et 1930 (Poinsard, 1992 ; Raccasi, 2008) : la fermeture systématique des bras secondaires, déconnectés du chenal par l’amont, les a transformés en lônes marécageuses ; des digues submersibles longitudinales ont réduit de plusieurs dizaines de m la largeur du chenal et créé des sinuosités de grande amplitude ; leur action a été renforcée par les « casiers » Girardon (du nom de leur inventeur), qui ont favorisé les atterrissements latéraux et accentué la concentration du flux dans un chenal unique subrectiligne (photo 1).Enfin, l’aménagement de l’ « escalier hydro-électrique » du corridor rhodanien a été réalisé entre la fin de la 2e guerre mondiale et la fin des années 1970 par la Compagnie Nationale du Rhône (CNR) : le secteur étudié se situe à l’aval du dernier barrage, celui de Vallabrègues, édifié en 1974.

9Photo 1

Digues submersibles et casiers en amont de la diffluence : les bancs mobiles sont désormais fixés et végétalisés, souvent accolés à la berge.

10La conjonction de ces facteurs de contrôle a profondément modifié la géomorphologie fluviale depuis 150 ans. Les digues de protection isolent des ségonnaux proches du fleuve, qui sont désormais seuls submergés lors des crues et concentrent les apports sédimentaires sur une bande étroite conquise par la ripisylve. Les bras secondaires barrés, et la plupart des casiers, sont atterris par une accumulation fine, à dominante limoneuse, épaisse de plusieurs mètres. La plaine, ancien lit majeur du fleuve, est désormais privée d’apports sédimentaires lors des crues. La comparaison des topographies y montre une accrétion très faible (< 1 m) sur le tronçon Beaucaire-Arles entre 1870-2008 (Raccasi, 2008). La réduction des apports grossiers et le rétrécissement de la section d’écoulement ont concentré l’énergie fluviale, favorisant l’évacuation des bancs et l’approfondissement du chenal dès la fin du xixe siècle (fig. 2).

Fig. 2 - Évolution séculaire du système fluvial sur le site de Cassaïre (Grand Rhône).

Fig. 2 - Évolution séculaire du système fluvial sur le site de Cassaïre (Grand Rhône).

A. Évolution 2D de la bande active. 1. points kilométriques (PK) ; 2. épis ; 3. digue (1860) ; 4. digues submersibles, casiers Girardon ; 5. chenal en eau ; 6. bancs sableux mobiles ; 7. îles ou berges fixées et végétalisées – B. Évolution verticale du système fluvial (chenal, berges), 1869-2006.

11Le fleuve subit une métamorphose, passant d’un style en tresses, caractérisé par des bancs mobiles de graviers ou de sables, nus ou couverts de végétation basse et des bras secondaires fonctionnels, à un style sinueux, à chenal unique avec des bancs latéraux sableux (Arnaud‑Fassetta, 2003 ; Antonelli et al., 2004). L’incision du plancher alluvial est importante (entre ‑3 et ‑15 m) depuis 150 ans et très rapide à proximité des ouvrages. Elle est réalisée plus précocement (avant 1950) entre Arles et la mer, où la charge de fond sableuse est très mobile, plus tardivement (après 1950) sur le tronçon à charge graveleuse en amont d’Arles (Antonelli, 2002 ; Raccasi, 2008 ; Provansal et al., 2012). Enfin, les ouvrages hydro‑électriques de la CNR n’ont induit que des modifications à la marge sur les flux de MES, car ils deviennent « transparents » lors des crues. Néanmoins, la rétention d’une partie de la charge de fond dans les anciens bras, court-circuités par le canal usinier, explique l’érosion localisée du chenal en aval du barrage de Vallabrègues. Depuis quelques décennies, le système fluvial semble s’être stabilisé et avoir atteint globalement un état d’équilibre (Antonelli, 2002).

12Il n’est pas toujours possible de séparer nettement le rôle spécifique de chacun de ces facteurs, mais la plupart des études soulignent l’importance des aménagements locaux (Arnaud-Fassetta, 2003 ; Raccasi et Provansal, 2006 ; Raccasi, 2008 ; Provansal et Bravard, 2009).

13L’évolution séculaire a eu plusieurs conséquences importantes. D’une part, elle a transformé et en grande partie figé l’écosystème fluvial : l’élévation des marges alluviales et l’absence de nouveaux dépôts sédimentaires significatifs ont fait évoluer les forêts rivulaires de bois tendre vers des boisements vieillis, à proportion croissante de bois durs. D’autre part, elle a modifié les conditions hydrauliques notamment en période des crues, du fait de la réduction de la section d’écoulement. L’endiguement du fleuve a pu donner l’illusion d’une maîtrise globale, mais les crues majeures de la dernière décennie, qui ont gravement affecté les espaces péri-urbains en amont d’Arles, ont montré qu’il n’en était rien. Enfin, la réduction des apports d’amont, amplifiée par les stockages latéraux dans les aménagements, est un des facteurs du recul du littoral du delta (Provansal et al., 2003 ; Sabatier et al., 2006).

14Dans la ligne des expériences menées sur d’autres tronçons du Rhône amont et moyen (Lamouroux et al., 2004 ; Bravard et al., 2009), la CNR a donc décidé de mettre en œuvre un projet de réhabilitation des marges du Rhône aval, avec plusieurs objectifs : diminuer les hauteurs d’eau en crue, reconnecter des anciens bras pour l’amélioration des conditions écologiques du tronçon et contribuer à la réactivation sédimentaire jusqu’à l’embouchure.

2 - Stratégie d’intervention et de réhabilitation

15La mise en œuvre d’un projet de réhabilitation des bras secondaires passe par une évaluation de sa faisabilité technique, administrative et financière et de son efficacité scientifique potentielle. Il faut sélectionner les sites pertinents, sur lesquels un diagnostic posé sur la base des études antérieures, sera éventuellement complété par l’acquisition de données supplémentaires. Il faut évaluer ensuite la pertinence de la restauration en termes d’efficacité probable (Dufour et al., 2008).

2.1 - Identification des sites potentiels

16Le choix des sites est un problème classique dans les projets de restauration des milieux fluviaux à large échelle, dans un souci de prioriser les tronçons sur lesquels le maximum d’effets est attendu (Beechie et al., 2008). Dans le cas de tronçons fortement anthropisés, le choix est plus souvent résolu par l’élimination des sites sur lesquels l’intervention est délicate à mettre en œuvre pour des raisons techniques, politiques ou foncières (Dufour et al., 2004). Sur le Rhône aval, le premier critère de sélection a été la limite du Domaine Public Fluvial (DPF), afin d’éviter ou de limiter les démarches sur les terrains privés, l’idée étant d’étendre ensuite éventuellement le périmètre si les premières actions se révélaient efficaces. Sur les 80 km de linéaire fluvial concerné, 3 sites potentiels ont été sélectionnés, correspondant aux lônes de Pillet (longueur 3,7 km) et Ranchier (1,2 km) sur le Rhône entre Beaucaire et Arles et à la lône de Cassaïre (4,5 km) sur le Grand Rhône dans le delta (fig. 1).

2.2 - Méthodologie du diagnostic bio-géomorphologique

17L’objectif du diagnostic est de caractériser 1) l’épaisseur et la nature des remblaiements sédimentaires, 2) le type de végétation et la dynamique des espaces forestiers et 3) les conditions hydrauliques nécessaires à la remise en eau et à la mobilisation des sédiments (définition des lignes d’eau et des débits morphogènes nécessaires, calcul des forces tractrices). Le diagnostic repose sur plusieurs études préalables (Antonelli, 2002 ; Sabatier, 2004 ; Villiet, 2005 ; Villiet et Hellal, 2006 ; Zanetti, 2006 ; Monaco, 2008 ; Raccasi, 2008 ; Richard et al., 2008), complétées par des recherches additionnelles. Plusieurs méthodes ont été associées.

18Des SIG diachroniques ont été réalisés à grande échelle sur la base d’archives cartographiques, bathymétriques et photographiques, disponibles depuis 1876 ; ils décrivent l’historique des aménagements, l’extension et l’épaisseur des remblaiements alluviaux et les modifications morphologiques du chenal, permettant ainsi de caractériser les changements du fonctionnement hydraulique. L’étude des étapes de la colonisation forestière depuis 1950, établie à partir de la photo-interprétation, a été complétée par des relevés de la végétation actuelle (e.g., liste d’espèce par strate) et des carottages dendrologiques pour connaître l’âge des peuplements.

19Des carottages sédimentaires (longueur : 2,5 m) et/ou des sondages au pénétromètre PANDA (collaboration CNR) ont permis de mesurer l’épaisseur des remblaiements alluviaux. La chronologie des dépôts a pu être établie par le dosage des radionucléides (137Cs et 241Am), issus de l’usine nucléaire de Marcoule depuis 1960, et du 210Pb, marqueur des retombées atmosphériques (Eyrolles et al., 2006 ; Rolland, 2006 ; Provansal et al., 2010, 2012). Chaque site a fait l’objet d’analyses stratigraphiques et granulométriques (granulomètre laser Beckman-Coulter LS 230, IRSN La Seyne/mer). Enfin, les calculs des vitesses d’écoulement et des forces tractrices nécessaires à la remobilisation sédimentaire ont été réalisés par la CNR (pour le détail des calculs, voir CEREGE/CNR, 2008).

2.3 - Diagnostic bio-géomorphologique des sites potentiels retenus

20Les 3 sites correspondent à d’anciens bras secondaires, fermés et transformés en lônes entre 1870 et 1905 par l’édification de seuils transversaux et de digues longitudinales, confortées ensuite par des épis ou des casiers. Ces aménagements ont provoqué le remblaiement sédimentaire et l’exhaussement des marges alluviales, la simplification, le rétrécissement et l’approfondissement du chenal principal. Les principaux résultats du diagnostic sont synthétisés dans le tableau 2.

Tableau 2

Tableau 2

Synthèse des résultats du diagnostic biogéomorphologique.

21La métamorphose fluviale est plus précoce sur le site de Cassaïre, dans le delta (fig. 2) : on observe dès le début du xxe siècle une incision du plancher alluvial et une contraction en largeur du chenal, due à la stabilisation des bancs et leur accrétion latérale à la berge. L’ancien bras secondaire est rapidement transformé en lône (photo 2).

Photo 2

Photo 2

La lône de Cassaïre. La flèche indique le sens de l’écoulement.

22Celle-ci est connectée par l’aval au chenal principal, mais n’est inondée par l’amont que lors des très fortes crues (Q100) L’accumulation sédimentaire, d’épaisseur décroissante vers l’aval, est estimée entre 5 et 7 m, représentant un volume d’environ 850 000 m3 (fig. 3).

Fig. 3 - Colmatage de la lône de Cassaire, ente 1883 et 2007

Fig. 3 - Colmatage de la lône de Cassaire, ente 1883 et 2007

Profils transversaux (le profil en 1883 correspond au toit des galets atteint par le pénétromètre PANDA).

23La largeur de la lône initiale s’est contractée de 89%. Les sondages PANDA et le carottage réalisé à l’amont montrent à la base des sables grossiers, caractéristiques d’une dynamique énergique proche du chenal ; ils passent vers le haut à des limons et des limons argileux d’inondation, séparés par quelques lits sableux. Un lit sommital de sables est lié à la crue centennale de décembre 2003 (fig. 4C).

Fig. 4 - Structure granulométrique des 3 carottages représentatifs des lônes étudiées.

Fig. 4 - Structure granulométrique des 3 carottages représentatifs des lônes étudiées.

1. Limons argileux ; 2. Limons fins ; 3. Limons grossiers ; 4. Limons sableux ; 5. Sables limoneux.

24Les radionucléides indiquent que ce dépôt est antérieur à 1960 (début des rejets de l’usine de Marcoule). La végétation arbustive pionnière initiale a été remplacée par des champs cultivés et par une étroite forêt galerie à Populus alba et Salix alba, appauvrie et relayée à l’aval par la présence d’Amorpha fructicosa.

25En amont d’Arles (fig. 5), l’évolution est comparable, mais elle est plus tardive : amorcée en 1906, elle est encore en cours en 1950 dans la lône du Pillet et encore inachevée dans celle de Ranchier en 2003.

Fig. 5 - Évolution séculaire du système fluvial entre Beaucaire et Arles.

Fig. 5 - Évolution séculaire du système fluvial entre Beaucaire et Arles.

26La lône du Pillet (photo 3), connectée de façon permanente au chenal principal par l’aval, se reconnecte par l’amont à partir de 2 500 m3/s.

Photo 3

Photo 3

La lône du Pillet, déboisée par les services de la CNR. La flèche indique le sens de l’écoulement.

27Le remblaiement alluvial, d’épaisseur variable et décroissante vers l’aval (8 m à l’entrée de la lône, 1 à 2 m vers l’aval) atteint environ 1 Mm3. La largeur du bras initial a été réduite de 70%. La base des dépôts repose sur une nappe de galets, puis des lits sableux, hérités du système en tresses de la fin du xixe siècle. Les sédiments fins (limons, limons sableux) constituent l’essentiel du remblaiement (fig. 4A). Les radionucléides indiquent qu’ils sont contemporains des rejets de l’usine de Marcoule (1960‑1990). À leur sommet, à l’amont de la lône, les crues (Q50 à Q80) de la décennie 1993‑2003 ont déposé 1 à 2 m de sables grossiers. La végétation pionnière du siècle précédent a été remplacée une forêt-galerie à Salix alba et Populus, large 10 à 150 m, ancienne (au moins post 1950, quelques arbres d’environ 90 ans), qui s’est densifiée à partir de la période 1962-1979. Des espèces pionnières se développent néanmoins à la connexion amont, soumise à une érosion de berge récurrente (photo 4). Depuis 2007, le lit de la lône a été déboisé par la CNR.

Photo 4

Photo 4

L’érosion de la berge à l’entrée amont de la lône du Pillet révèle les faciès du colmatage.

28La lône de Ranchier (photo 5) est connectée par l’aval au chenal principal à partir de 2 000 m3/s, par l’amont uniquement lors des crues > Q5.

Photo 5

Photo 5

Entrée amont très embroussaillée et marécageuse de la lône de Ranchier.

29L’épaisseur du remblaiement alluvial est décroissante vers l’aval (8 m à l’entrée de la lône, 3 à 6 m vers l’aval), ce qui représente au total environ 1 Mm3. La largeur du bras initial s’est réduite de 92 %. Le remblaiement est constitué de sédiments fins (limons fins et limons argileux), recouverts par quelques décimètres de sables limoneux au sommet (fig. 4C). Il est également contemporain des rejets de l’usine de Marcoule, donc postérieur à 1960. La végétation pionnière initiale a été remplacée une forêt‑galerie étroite (10 à 70 m) et déjà ancienne (environ 60 ans) à Salix alba et Populus alba, caractérisée par un embroussaillement dense et l’abondance de bois morts.

30Ce diagnostic fait apparaître l’importance du remblaiement des lônes, donc de la réduction de la capacité du chenal disponible pour l’écoulement des crues, par rapport à l’état du système fluvial au milieu du xixe siècle. La compilation des études antérieures (Antonelli, 2002 ; Maillet et al., 2007 ; Raccasi, 2008) montre qu’environ 34,3 Mm3 ont été stockés dans les marges alluviales entre le barrage de Vallabrègues et l’embouchure du Grand Rhône depuis la fin du xixe siècle. La granulométrie de ces dépôts est hétérogène, généralement plus grossière à la base (galets, sables) et au sommet (sables, limons sableux), plus fine (limons, limons argileux) dans leur partie médiane. Elle varie également d’un site à l’autre (très fine dans la lône marécageuse de Ranchier, plus grossière dans les deux autres lônes) et entre l’amont (plus grossier) et l’aval (plus fin) de chaque site. Ces variations conditionnent la cohésion potentielle, en particulier la résistance des sédiments fins (limoneux) à l’érosion. Enfin, sur tous les sites, la densité du couvert végétal augmente la rugosité donc la force tractrice nécessaire à la remobilisation hydraulique.

2.3 - Diagnostic hydraulique et pérennité de la réactivation

31Un des points cruciaux des actions de réouverture de bras morts et de réactivation des marges fluviales réside dans la pérennité des mesures adoptées. Geerling et al. (2008) montrent qu’après seulement 9 ans, le gain hydraulique des excavations réalisées le long de la rivière Waal aux Pays‑Bas est annulé par de nouveaux dépôts sédimentaires et le développement de la végétation. De même, sur le Rhône à l’aval de Lyon, Amoros et al. (2005) observent que, dans certaines configurations hydrauliques, des dépôts alluviaux importants peuvent se former rapidement après la réouverture d’un bras et donc limiter l’efficacité des actions. La réactivation efficace des marges fluviales nécessite donc le maintien d’une dynamique pérenne, qui permette de limiter la sédimentation, non seulement pour conserver une section d’écoulement suffisante, mais aussi pour que persistent des formations végétales pionnières ou juvéniles.

32Afin d’évaluer la pérennité des actions de remobilisation sédimentaires envisagées sur le Rhône aval, la CNR a analysé les capacités de remaniements sédimentaires dans les lônes, lors des crues considérées comme morphogènes (CEREGE/CNR, 2008 ; Makosso, 2009). Le calcul des forces tractrices et tractrices critiques été effectué pour 4 débits caractéristiques, de Q1 à Q10 (4 000, 6 000, 7 500 et 8 400 m3/s). La capacité de remise en suspension et/ou de dépôt des sédiments a été estimée par comparaison de la vitesse de suspension et de la vitesse de chute des matériaux (CEREGE/CNR, 2008).

33Ces calculs, sur la base des formules de Schield (1936),sont appliqués en prenant compte le grain moyen (D50) de chaque lit, dont la position est rapportée à la hauteur d’eau des 4 débits retenus et à la pente d’énergie correspondante. Ils confirment les observations antérieures sur l’érosion naturelle des berges (Villiet, 2005) à partir de la crue annuelle Q1 et mettent en évidence la possibilité de remaniements spontanés dans les lônes. Cette érosion serait significative pour les sites de Pillet et de Ranchier, mais trop faible pour le site Cassaïre en lien avec les conditions hydrauliques de ce tronçon (tableau 2). Ainsi, la remobilisation sédimentaire du remblaiement de la lône du Pillet est potentiellement possible à partir de la crue annuelle (Q1, dont le débit de 4 000 m3/s est atteint au moins 10 j/an). Mais, à ce stade, les calculs n’ont pas pris en compte la rugosité liée à la végétation, qui réduit sensiblement la force tractrice. La réactivation de la dynamique érosive nécessite donc un essartage de la ripisylve, voire un dessouchage des grands arbres, pour amorcer et entretenir l’érosion. Ces calculs, effectués à proximité de la berge, n’intègrent pas non plus le ralentissement des eaux pénétrant dans les lônes. L’efficacité de l’action suppose donc aussi d’entretenir régulièrement l’entrée de la lône du Pillet, qui a tendance à se remblayer. Sur celle de Ranchier, il conviendrait également de creuser une amorce de chenal sur 2 m de profondeur afin d’enclencher le processus par l’amont. Sur celle de Cassaïre, en revanche, la faible pente d’énergie du fleuve induit des conditions hydrauliques peu favorables à l’autocurage des sédiments : il conviendrait donc d’y maintenir artificiellement une chenal d’écoulement par des moyen mécaniques.

3 - Discussion : intérêts et inconvénients de la réhabilitation des lônes

34La réhabilitation des anciens bras secondaires par la remobilisation sédimentaire implique plusieurs conséquences, qu’il convient d’examiner et de discuter.

35Les conséquences écologiques sont souvent les plus visibles et prévisibles. En effet, les relevés de végétation mettent en évidence l’absence de régénération de espèces pionnières (comme par exemple le peuplier blanc) dans la situation actuelle de boisements vieillis. Leur préservation passe donc nécessairement par la restauration de processus érosifs (Geerling et al., 2008), qui permettent de recréer les conditions de leur maintien naturel dans le système. Mais, la capacité à prédire le type attendu d’habitats et d’espèces est limitée par la difficulté d’identifier des éléments de référence et par le développement d’espèces invasives (par exemple Amorpha fruticosa L). Enfin, la plupart des boisements actuels dans les secteurs riverains du Rhône sont protégés par la réglementation Natura 2000. La réactivation de l’érosion pourrait donc se traduire par une perte d’habitats de haute valeur écologique sans que nous soyons capables d’assurer le gain écologique en retour.

36La remobilisation alimente le fleuve en sédiments, qui pourraient participer à réduire le déficit des apports au littoral. Mais, les calculs montrent que les apports du Rhône sont piégés à l’embouchure (2,49 Mm3/an). Ils ne contribuent pas à stabiliser le littoral du delta, où l’érosion atteint 0,28 Mm3/an sur les fonds entre 0 et -10 m (Sabatier et al., 2009) soit un volume très nettement supérieur aux volumes potentiellement remobilisables durant les crues. D’autre part, la majeure partie des sédiments est constituée de limons, qui ne peuvent pas soutenir la stabilité des plages sableuses. Ils sont exportés au large et ne participent donc pas au budget sédimentaire littoral.

37La réactivation de la dynamique fluviale comporte aussi un risque, en partie non prévisible, de déstabilisation latérale des berges, en fonction du rythme, de l’ampleur et de la spatialisation de l’érosion latérale. Son rythme est tributaire de la dynamique hydrologique : ainsi sur le tronçon Beaucaire/Arles, le nombre de jours de débits Q2 varie entre 25 j/an en 2001/2003 et 3 j/an en 1996/1998. Cet élément est difficile à anticiper et nécessite d’inscrire les actions de réactivation dans la durée, avec un ajustement progressif. L’ampleur et la localisation de l’érosion peuvent être anticipées par une expertise de la sensibilité des sites. Sur le site du Pillet, le risque est faible compte tenu d’une vulnérabilité réduite, comme sur celui de Cassaire, en raison de conditions hydrauliques modérées. Mais il est sensible sur le site de Ranchier du fait de la présence d’habitations en bordure de lône.

38Enfin, un argument souvent avancé est que l’érosion pourrait accroître la section d’écoulement, avec des conséquences positives sur les niveaux de crues. Les études de modélisation hydrauliques réalisées par la CNR dans le cadre de la Stratégie globale inondations du Rhône [www.rhone-alpes.developpement-durable.gouv.fr] ont en effet montré un gain modeste, qui ne dépasse pas quelques centimètres et ne peut donc pas justifier à lui seul le financement de telles opérations. La restauration des marges alluviales par la restauration sédimentaire a donc essentiellement une justification d’ordre écologique. À ce titre, elle s’inscrit bien dans les volets Qualité des eaux, ressources et biodiversité, Culture et patrimoine, Tourisme du Plan Rhône [www.planrhone.fr]. Sa mise en œuvre devrait démarrer sur quelques sites le Rhône moyen. Sur le Rhône aval, les études de diagnostic préalable n’ont pas débouché sur une démarche opérationnelle. Il est probable que le risque de crues demeure ici la préoccupation majeure de la collectivité, qui s’est orientée prioritairement vers des actions de confortement des ouvrages existants. D’autres éléments non abordés ici doivent évidement accompagner ce type de démarche comme la prise en compte des acteurs dans leur diversité (Golet et al., 2006 ; Barthélémy et Souchon, 2009).

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List of illustrations

Title Tableau 1
Caption Synthèse des principaux enjeux identifiés sur le Rhône aval
URL http://mediterranee.revues.org/docannexe/image/6288/img-1.jpg
File image/jpeg, 308k
Title Fig.1 - Localisation des sites d’étude, le bas Rhône et le delta 
Caption A. Secteur Beaucaire-Arles, lônes du Pillet et de Ranchier ; B. Secteur du Grand Rhône, lône de Cassaire. 1. Digues (1860) ; 2. Banc fixé et végétalisé ; 3. Chenal en eau ; 4. Localisation des photos.
URL http://mediterranee.revues.org/docannexe/image/6288/img-2.png
File image/png, 821k
Caption Digues submersibles et casiers en amont de la diffluence : les bancs mobiles sont désormais fixés et végétalisés, souvent accolés à la berge.
URL http://mediterranee.revues.org/docannexe/image/6288/img-3.png
File image/png, 1002k
Title Fig. 2 - Évolution séculaire du système fluvial sur le site de Cassaïre (Grand Rhône).
Caption A. Évolution 2D de la bande active. 1. points kilométriques (PK) ; 2. épis ; 3. digue (1860) ; 4. digues submersibles, casiers Girardon ; 5. chenal en eau ; 6. bancs sableux mobiles ; 7. îles ou berges fixées et végétalisées – B. Évolution verticale du système fluvial (chenal, berges), 1869-2006.
URL http://mediterranee.revues.org/docannexe/image/6288/img-4.png
File image/png, 161k
Title Tableau 2
Caption Synthèse des résultats du diagnostic biogéomorphologique.
URL http://mediterranee.revues.org/docannexe/image/6288/img-5.jpg
File image/jpeg, 636k
Title Photo 2
Caption La lône de Cassaïre. La flèche indique le sens de l’écoulement.
URL http://mediterranee.revues.org/docannexe/image/6288/img-6.png
File image/png, 1.8M
Title Fig. 3 - Colmatage de la lône de Cassaire, ente 1883 et 2007
Caption Profils transversaux (le profil en 1883 correspond au toit des galets atteint par le pénétromètre PANDA).
URL http://mediterranee.revues.org/docannexe/image/6288/img-7.png
File image/png, 39k
Title Fig. 4 - Structure granulométrique des 3 carottages représentatifs des lônes étudiées.
Caption 1. Limons argileux ; 2. Limons fins ; 3. Limons grossiers ; 4. Limons sableux ; 5. Sables limoneux.
URL http://mediterranee.revues.org/docannexe/image/6288/img-8.png
File image/png, 124k
Title Fig. 5 - Évolution séculaire du système fluvial entre Beaucaire et Arles.
URL http://mediterranee.revues.org/docannexe/image/6288/img-9.png
File image/png, 172k
Title Photo 3
Caption La lône du Pillet, déboisée par les services de la CNR. La flèche indique le sens de l’écoulement.
URL http://mediterranee.revues.org/docannexe/image/6288/img-10.png
File image/png, 1.5M
Title Photo 4
Caption L’érosion de la berge à l’entrée amont de la lône du Pillet révèle les faciès du colmatage.
URL http://mediterranee.revues.org/docannexe/image/6288/img-11.png
File image/png, 1.6M
Title Photo 5
Caption Entrée amont très embroussaillée et marécageuse de la lône de Ranchier.
URL http://mediterranee.revues.org/docannexe/image/6288/img-12.png
File image/png, 2.7M
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References

Electronic reference

Mireille Provansal, Guillaume RACCASI, Mathieu Monaco, Sébastien Robresco and Simon Dufour, « La réhabilitation des marges fluviales, quel intérêt, quelles contraintes ?
Le cas des annexes fluviales du Rhône aval
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About the authors

Mireille Provansal

Université d’Aix-Marseille, CEREGE CNRS UMR 7330, provansal@cerege.fr

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Guillaume RACCASI

Université d’Aix-Marseille, CEREGE – CNRS – UMR 7330, raccasi@cerege.fr

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Mathieu Monaco

Université d’Aix-Marseille, CEREGE – CNRS – UMR 7330

Sébastien Robresco

Université d’Aix-Marseille, CEREGE – CNRS – UMR 7330

Simon Dufour

CNRS COSTEL (UMR 6554 LETG), Université Rennes 2, simon.dufour@uhb.fr

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