Cécilé DELCOURT

Soutenance en 2024

Analyse et modélisation de la dynamique spatio-temporelle des processus d’érosion, de dépôt et de remobilisation de sédiments fins le long du continuum versant-rivière dans le bassin de méso-échelle du Galabre

Encadrants : Cédric Legout, Caroline Le Bouteiller, Guillaume Nord

Résumé :
Dans un contexte de changement global, la gestion durable des ressources en eau et en sol est un défi majeur. Il semble donc essentiel de bien connaître les processus hydro-sédimentaires qui impactent la zone critique, notamment dans les bassins versants de montagne où les taux d’érosion sont élevés.La dynamique hydro-sédimentaire des bassins versants de montagne est cependant complexe et encore mal comprise, en particulier les couplages et découplages qui existent entre les processus d’érosion sur les versants, très variables dans le temps et l’espace, et les processus de transfert dans le réseau hydrographique. Les processus de dépôt et de remobilisation des sédiments fins lors de la succession de crues à différentes saisons dans les rivières des bassins versants de méso-échelle (10-100 km²) ont été peu investigués.L’objectif de cette thèse est d’améliorer la compréhension des processus contrôlant la dynamique des sédiments fins, à la fois à la fois spatialement et temporellement en prenant comme cas d’étude un bassin versant d’une trentaine de km² de l’observatoire Draix Bléone, représentatif des Alpes du sud, le bassin versant du Galabre. Pour répondre à cet objectif, deux axes de travail ont été menés successivement. Dans un premier temps, l’analyse des jeux de données de deux stations hydro-sédimentaires drainant des surfaces emboîtées de 20 et 34 km² sur la période 2007-2020 permet de déduire des hypothèses de fonctionnement de la dynamique hydro-sédimentaire saisonnière du bassin versant étudié. Dans un second temps, le modèle distribué à base physique IBER est utilisé pour tester les hypothèses déduites des jeux de données.L’analyse des données hydro-sédimentaires à l’échelle de l’événement a révélé deux tendances saisonnières distinctes. L’hiver se caractérise par des précipitations de faibles intensités maximales (médiane de 6 mm/h sur 15 min) et de longues durées associées à des débits de pointe élevés (médiane de 1,5 m3/s) et des faibles concentrations maximales de matières en suspension (MES, médiane de 4 g/l). En revanche, les précipitations estivales, plus courtes et plus intenses (médiane de 12 mm/h sur 15 min), entraînent des tendances opposées en ce qui concerne les débits de pointe (médiane de 0,3 m3/s) et les concentrations en MES (médiane de 17 g/l). L’existence de deux relations saisonnières distinctes entre les exports en eau cumulés et les exports en sédiments cumulés mis en évidence à la station drainant 20 km² suggère que la période estivale est plus propice au dépôt de MES que l’hiver. Cette tendance est confirmée par l’analyse des différences de flux de MES évènementiels exportés aux deux stations.Six scénarios de modélisation ont été construits en croisant deux conditions hydrologiques contrastées (été vs hiver) et trois modes de représentations des processus d’érosion. Les tendances saisonnières mises en évidence par l’analyse des jeux de données ne sont pas reproduites intégralement par les trois modes de représentation des processus testés. Si les contrastes saisonniers de concentration en MES modélisés sont cohérents avec les observations, les dépôts modélisés dans le lit de rivière restent trop importants en hiver par rapport aux observations. D’autres conceptualisations des processus hydro-sédimentaires sont envisagées pour essayer de mieux reproduire les tendances hydro-sédimentaires observées.