Modeling the interactions between river morphodynamics and riparian vegetation

The study of river-riparian vegetation interactions is an important and intriguing research field in geophysics. Vegetation is an active element of the ecological dynamics of a floodplain which interacts with the fluvial processes and affects the flow field, sediment transport, and the morphology of the river. In turn, the river provides water, sediments, nutrients, and seeds to the nearby riparian vegetation, depending on the hydrological, hydraulic, and geomorphological characteristic of the stream. In the past, the study of this complex theme was approached in two different ways. On the one hand, the subject was faced from a mainly qualitative point of view by ecologists and biogeographers. Riparian vegetation dynamics and its spatial patterns have been described and demonstrated in detail, and the key role of several fluvial processes has been shown, but no mathematical models have been proposed. On the other hand, the quantitative approach to fluvial processes, which is typical of engineers, has led to the development of several morphodynamic models. However, the biological aspect has usually been neglected, and vegetation has only been considered as a static element. In recent years, different scientific communities (ranging from ecologists to biogeographers and from geomorphologists to hydrologists and fluvial engineers) have begun to collaborate and have proposed both semiquantitative and quantitative models of river-vegetation interconnections. These models demonstrate the importance of linking fluvial morphodynamics and riparian vegetation dynamics to understand the key processes that regulate a riparian environment in order to foresee the impact of anthropogenic actions and to carefully manage and rehabilitate riparian areas. In the first part of this work, we review the main interactions between rivers and riparian vegetation, and their possible modeling. In the second part, we discuss the semiquantitative and quantitative models which have been proposed to date, considering both multi- and single-thread river

Génie végétal en milieu alpin : évaluation des capacités de bouturage et de la résistance à la sécheresse de Myricaria germanica

L'érosion des berges de rivière, bien qu'étant un phénomène naturel, peut être limitée en présence d'enjeux anthropiques riverains par l'installation d'une couverture végétale dense et pérenne, communément appelée « ouvrage de génie végétal ». L'hégémonie des saules, espèces classiquement utilisées, ainsi que les contraintes stationnelles des milieux alpins (xéricité du substrat et perturbations mécaniques importantes) orientent la recherche vers l'étude de nouvelles espèces, potentiellement utilisables en génie végétal. L'espèce inféodée aux milieux rivulaires alpins que représente Myricaria germanica est ici retenue pour ses facultés d'ancrage, sa résistance à l'ensevelissement et son appareil aérien très rétenteur en particules fines. Le projet présenté ici a pour objectif principal d'apporter des connaissances afin d'utiliser cette espèce en génie végétal. Trois séries d'expérimentations ont été menées sur des boutures de cette espèce : une sur une berge de cours d'eau et deux dans des containers. Les résultats montrent que cette espèce présente un taux de reprise au bouturage compatible avec une utilisation en génie végétal. Les expérimentations présentées dans ce rapport montrent également une résistance à la sécheresse accrue par rapport à celle des saules, quelle que soit la durée et l'intensité de cette sécheresse. Certaines des expérimentations indiquent que M. germanica présente un comportement racinaire pour l'accès à la nappe phréatique assez similaire à celui des saules, ce qui suggère une exploitation rapide de la nappe phréatique et un enracinement profond. Ses facultés de résistance à la sécheresse, sa répartition naturelle en zone alpine, sur des substrats grossiers et pauvres en matière organique en font de plus une candidate intéressante pour son implantation sur des ouvrages en milieu alpin. L'utilisation de M. germanica en génie végétal permettrait également d'augmenter la biodiversité sur ces ouvrages, biodiversité considérée comme un facteur de stabilité des ouvrages du fait de la variété des formes aériennes et racinaires alors présentes

Génie végétal en milieu alpin : évaluation des capacités de bouturage et de la résistance à la sécheresse de Myricaria Germanica

L'érosion des berges de rivière, bien qu'étant un phénomène naturel, peut être limitée en présence d'enjeux anthropiques riverains par l'installation d'une couverture végétale dense et pérenne, communément appelée « ouvrage de génie végétal ». L'hégémonie des saules, espèces classiquement utilisées, ainsi que les contraintes stationnelles des milieux alpins (xéricité du substrat et perturbations mécaniques importantes) orientent la recherche vers l'étude de nouvelles espèces, potentiellement utilisables en génie végétal. L'espèce inféodée aux milieux rivulaires alpins que représente Myricaria germanica est ici retenue pour ses facultés d'ancrage, sa résistance à l'ensevelissement et son appareil aérien très rétenteur en particules fines. Le projet présenté ici a pour objectif principal d'apporter des connaissances sur les capacités d'utilisation de cette espèce en génie végétal. Trois séries d'expérimentations ont été menées sur des boutures de cette espèce : une sur une berge de cours d'eau et deux dans des containers. Les résultats montré que cette espèce présente un taux de reprise au bouturage compatible avec une utilisation en génie végétal. Les expérimentations présentées dans ce rapport montrent également une résistance à la sécheresse accrue par rapport à celle des saules, quelle que soit la durée et l'intensité de cette sécheresse. D'autres expérimentations montrent également une similarité de comportement racinaire pour l'accès à la nappe phréatique entre M. germanica et les saules, ce qui suggère une exploitation rapide de la nappe phréatique et un enracinement profond. Ses facultés de résistance à la sécheresse, sa répartition naturelle en zone alpine, sur des substrats grossiers et pauvres en matière organique en font de plus une candidate intéressante pour son implantation sur des ouvrages en milieu alpin. L'utilisation de M. germanica en génie végétal permettrait également d'augmenter la biodiversité sur ouvrage, facteur de stabilité des ouvrages de par la diversité de formes aériennes et racinaires

Simulations bidimensionnelles, simulations unidimensionnelles

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]ARCEAUNational audienceThese two paragraphs describethe used models and obtained results modelling using 2-D and 1-D hydrosedimentary models of sediment injection in Rest Rhine.Ces deux paragraphes décrivent les modèles utilisés et résultats obtenus par la modélisation hydraulique 2d et 1D dans le cas de la modélisation de la recharge sédimentaire du Vieux Rhin

Quelles espèces et populations de saules utiliser en génie végétal face à la sécheresse ?

International audienceLes saules constituent une ressource essentielle pour la conception des ouvrages de génie végétal destinés à protéger les berges de cours d’eau en raison de leurs capacités de bouturage et d’adaptation à ces milieux. La sécheresse est reconnue comme une des causes majeures d’échec en génie végétal, même sur les berges de cours d’eau où les hauts de berges peuvent être très secs. Cette situation devrait être de plus en plus fréquente du fait de l’augmentation de l’intensité des sécheresses liées au changement climatique. L’objet de la présente communication est ainsi d’identifier parmi plusieurs espèces et populations de saules largement utilisées en génie végétale en Europe celles qui sont les mieux adaptées à des contextes de sécheresse. Nous avons ainsi évalué la réponse à la sécheresse des traits biotechniques (traits utiles pour la stabilisation des ouvrages) de huit populations de saules issues de cinq espèces. Les boutures ont été placées en conteneurs et soumises à deux modalités de sécheresse pendant deux ans. Les biomasses aériennes et racinaires ont augmenté respectivement jusqu’à 10 et 20 fois entre la première et la seconde année de végétation. Les populations de Salix eleagnos et de Salix purpurea issues du Sud-Est ont vu leurs traits moins affectés par la sécheresse. Ces conclusions soulignent ainsi que le choix des espèces et populations de saule a des conséquences fortes quant à la capacité de résistance des ouvrages de protection de berge en génie végétal

Simulations bidimensionnelles, simulations unidimensionnelles

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]ARCEAUNational audienceThese two paragraphs describethe used models and obtained results modelling using 2-D and 1-D hydrosedimentary models of sediment injection in Rest Rhine.Ces deux paragraphes décrivent les modèles utilisés et résultats obtenus par la modélisation hydraulique 2d et 1D dans le cas de la modélisation de la recharge sédimentaire du Vieux Rhin

Instabilité du canal comme contrôle des dynamiques d'envasement et du schéma de la végétation dans des zones aquatiques périfluviales

[Departement_IRSTEA]GMA [TR1_IRSTEA]11 - VERSEAU / TRANSFEAUInternational audienceChannel instability as a control on silting dynamics and vegetation patterns within perifluvial aquatic zones. The Ain river, France.Instabilité du canal comme contrôle des dynamiques d'envasement et du schéma de la végétation dans des zones aquatiques périfluviales. L'exemple de l'Ain