Réponses hydrosédimentaires de chenaux latéraux restaurés du Rhône français: Structures spatiales et dynamiques temporelles des patrons et des processus, pérennité et recommandations opérationnelles

Over the past two centuries, the hydrological regime and the fluvial dynamics of the Rhône River have been highly modified, leading to a drastic decrease in the structural and functional habitat diversity of the main river channel and floodplains. An ambitious restoration project was initiated at the end of the 1990's. This thesis deals with the monitoring of 18 floodplain channels, which were restored between 1999 and 2006. We combined analysis based on grain size of deposits, fine sediment thicknesses, water depth, topographical and hydrological data and airborne imagery. We used pre-restoration data for 12 floodplain channels coupled with between three and seven post-restoration surveys for each channel, ranging from 5 to 15 years after restoration. To assess the adjustment of hydromorphological conditions, the physical functional diversity and the persistence of floodplain channels as aquatic habitats, we used statistical analysis and a modeling approach that allowed us to forecast conditions. Results demonstrate that both (i) grain size patterns and (ii) fine sediment accumulation rates can be predicted using simple hydrologic and/or hydraulic descriptors (upstream overflow frequency, shear stress, back-flowing capacity), which reflect the control exerted by the geometry of floodplain channels on their flooding regime (upstream overflow frequency, shear stress and backflow capacity). Such empirical statistical relationships can be used a priori to estimate the potential effects of different floodplain channel geometries on the propensity to accumulate fine sediment and the grain sizes of this sediment. Estimates of potential ranges of floodplain channel life spans are provided and discussed according to multiple trend models. This research has direct application and provides tools to river managers that will help guide this type of floodplain channel restoration design in the future on the Rhône River.Au cours des deux derniers siècles, le Rhône a connu de fortes modifications de son régime hydrologique et de sa dynamique fluviale, aboutissant à une diminution drastique de la diversité structurelle et fonctionnelle des habitats, à la fois sur le fleuve et ses marges. Un programme de restauration ambitieux du fleuve a ainsi été lancé à la fin des années 1990. Cette thèse s'inscrit dans le suivi des travaux de restauration, entrepris entre 1999 et 2006, sur 18 chenaux latéraux. Elle se fonde sur l'analyse croisée de mesures in situ de la granulométrie du substrat, des épaisseurs de lames d'eau et de sédiments fins dans les chenaux latéraux, de données topographiques et hydrologiques ainsi que d’acquisitions photographiques aéroportées. Nous disposons de données avant travaux pour 12 chenaux latéraux et de 3 à 7 campagnes de mesures post-travaux, couvrant de 5 à 15 années. Afin d'évaluer l'ajustement des conditions hydromorphologiques, la diversité fonctionnelle et la pérennité des chenaux latéraux en tant qu'habitats aquatiques, l'étude s'appuie sur des statistiques et de la modélisation à portée prédictive. Nous démontrons que les patrons granulométriques et les vitesses d'accumulation des alluvions fines peuvent être relativement bien estimés à partir de descripteurs de l'hydrodynamisme des écoulements de crue dans les bras dépendant de leur géométrie (fréquence de connexion amont, contrainte de cisaillement et capacité de reflux). Les relations statistiques empiriques établies indiquent qu'il est possible d'estimer, a priori, l’effet de la modification de la géométrie des bras restaurés sur les patrons granulométriques et la quantité de fines qui s’y déposent. La durée de vie potentielle des bras est également estimée à partir des données acquises et discutée en fonction de différents modèles tendanciels. A l’issue de ces analyses, des outils opérationnels sont ainsi proposés, permettant de guider les futures opérations de restauration de ce type sur le Rhône

Analyse territorialisée du risque de débordements de réseau d’assainissement liés aux eaux pluviales : application au Grand Lyon

L’urbanisation croissante liée à la pression foncière et l’imperméabilisation des sols qui en découle, sont un facteur aggravant du risque d’inondation en milieu urbain, notamment par ruissellement pluvial. De ce fait, les réseaux d’assainissement font face à un excédent d’eau qui dépasse leur capacité d’absorption. Le réseau n’est plus alors capable de jouer son rôle d’évacuation des eaux de ruissellement pluviales, notamment lors de pluies exceptionnelles, et c’est à la ville et à son réseau viaire de prendre en charge les importants volumes d’eau excédents. Forte de ce constat, la Direction de l’Eau de la communauté urbaine de Lyon a décidé de mettre en place un suivi des débordements du réseau d’assainissement, afin d’en constituer une base de données qui se veut la plus précise possible, dans un objectif de gestion opérationnelle pratiquement en temps réel, mais aussi de retours d’expérience. Cette base de données des débordements du réseau d’assainissement du Grand Lyon compile des centaines de renseignements remontant à 1932 grâce à un travail bibliographique, mais est maintenant actualisée en temps réel depuis 2005. Les débordements de la période 1988-2005 contenus dans cette base ont été mis en relation avec les pluies qui les ont provoqués, d’où ont été issus des cartes de densité de débordements sur l’agglomération en fonction du type de pluie. Ainsi, le centre urbain et le bassin-versant de l’Yzeron sont préférentiellement touchés par les débordements du réseau d’assainissement lors de pluies très intenses, alors que les pluies très abondantes et/ou longues affectent plus particulièrement le grand ouest lyonnais. Enfin, des débordements issus de pluies ordinaires sont exclusivement centrés sur la partie est de l’agglomération. Il ressort de cette étude que les secteurs touchés par les nuisances diffèrent en fonction de l’événement pluvieux associé, et que le risque de débordement peut aussi survenir avec un aléa peu important associé à une forte vulnérabilité du système.An increase in impermeable surfaces and hence runoff, has lead to a greater risk of flooding in urban areas. Sewer networks experience excessive water volumes which exceed their absorption capability, notably during exceptional rainfall events, consequently leading to overflowing and flooding. The Water Direction Agency of Greater Lyon has created a database so that these overflowing events can be analysed and vulnerable infrastructure identified and protected. This database consists of historical data from 1932-2005 obtained from bibliographical work. Since 2005 it has been updated live by digital writing tablets utilised by Water Direction ground teams. The date and precise location of the flooding event; the nature of the sewer network and of the infrastructure; and the nature and cause of overflowing are recorded on the database. A sample of rainfall events has been selected from the database based on physical criteria as well as disturbance caused. Exceptional rainfalls in terms of average maximum intensity in 18 minutes, average water precipitated and of the duration of rainfall have been related to the overflowing events. This sample of exceptional rainfall events has been completed by a sample of ordinary rainfall events without extraordinary physical criteria, which have nevertheless been the cause of flooding in the city. A study focussing on the rainfall event and another centred on the vulnerability of the sewer network have been carried out, quantitatively and spatially to the scale of the urban area of Greater Lyon. Density surface maps of overflowing have been created and a cross spatial analysis of different sewer system devices with the types of rainfall events has been completed. It has been shown that the urban centre and west Greater Lyon have a higher vulnerability to overflowing during exceptional intense rainfall, whereas abundant and enduring precipitation affects in main only the West area, and more precisely the Yzeron catchment. In contrast, ordinary rainfall events which have led to overflowing have been shown to affect the East part of Greater Lyon. To conclude, this study shows that with relatively low rainfall levels, the risk of flooding could be increased if vulnerability of the sewer system is high. Subsequently, even with low precipitation, if the sewer system is classed as vulnerable, the risk of flooding and overflowing is high

Suivi sédimentaire des bras morts restaurés et à restaurer du Rhône: Premiers éléments de comparaison inter-sites et inter-dates (2003-2009)

Mémoire de Master 2 dirigé par H. Piégay (DR, CNRS

Réponses hydrosédimentaires de chenaux latéraux restaurés du Rhône français: Structures spatiales et dynamiques temporelles des patrons et des processus, pérennité et recommandations opérationnelles

Over the past two centuries, the hydrological regime and the fluvial dynamics of the Rhône River have been highly modified, leading to a drastic decrease in the structural and functional habitat diversity of the main river channel and floodplains. An ambitious restoration project was initiated at the end of the 1990's. This thesis deals with the monitoring of 18 floodplain channels, which were restored between 1999 and 2006. We combined analysis based on grain size of deposits, fine sediment thicknesses, water depth, topographical and hydrological data and airborne imagery. We used pre-restoration data for 12 floodplain channels coupled with between three and seven post-restoration surveys for each channel, ranging from 5 to 15 years after restoration. To assess the adjustment of hydromorphological conditions, the physical functional diversity and the persistence of floodplain channels as aquatic habitats, we used statistical analysis and a modeling approach that allowed us to forecast conditions. Results demonstrate that both (i) grain size patterns and (ii) fine sediment accumulation rates can be predicted using simple hydrologic and/or hydraulic descriptors (upstream overflow frequency, shear stress, back-flowing capacity), which reflect the control exerted by the geometry of floodplain channels on their flooding regime (upstream overflow frequency, shear stress and backflow capacity). Such empirical statistical relationships can be used a priori to estimate the potential effects of different floodplain channel geometries on the propensity to accumulate fine sediment and the grain sizes of this sediment. Estimates of potential ranges of floodplain channel life spans are provided and discussed according to multiple trend models. This research has direct application and provides tools to river managers that will help guide this type of floodplain channel restoration design in the future on the Rhône River.Au cours des deux derniers siècles, le Rhône a connu de fortes modifications de son régime hydrologique et de sa dynamique fluviale, aboutissant à une diminution drastique de la diversité structurelle et fonctionnelle des habitats, à la fois sur le fleuve et ses marges. Un programme de restauration ambitieux du fleuve a ainsi été lancé à la fin des années 1990. Cette thèse s'inscrit dans le suivi des travaux de restauration, entrepris entre 1999 et 2006, sur 18 chenaux latéraux. Elle se fonde sur l'analyse croisée de mesures in situ de la granulométrie du substrat, des épaisseurs de lames d'eau et de sédiments fins dans les chenaux latéraux, de données topographiques et hydrologiques ainsi que d’acquisitions photographiques aéroportées. Nous disposons de données avant travaux pour 12 chenaux latéraux et de 3 à 7 campagnes de mesures post-travaux, couvrant de 5 à 15 années. Afin d'évaluer l'ajustement des conditions hydromorphologiques, la diversité fonctionnelle et la pérennité des chenaux latéraux en tant qu'habitats aquatiques, l'étude s'appuie sur des statistiques et de la modélisation à portée prédictive. Nous démontrons que les patrons granulométriques et les vitesses d'accumulation des alluvions fines peuvent être relativement bien estimés à partir de descripteurs de l'hydrodynamisme des écoulements de crue dans les bras dépendant de leur géométrie (fréquence de connexion amont, contrainte de cisaillement et capacité de reflux). Les relations statistiques empiriques établies indiquent qu'il est possible d'estimer, a priori, l’effet de la modification de la géométrie des bras restaurés sur les patrons granulométriques et la quantité de fines qui s’y déposent. La durée de vie potentielle des bras est également estimée à partir des données acquises et discutée en fonction de différents modèles tendanciels. A l’issue de ces analyses, des outils opérationnels sont ainsi proposés, permettant de guider les futures opérations de restauration de ce type sur le Rhône

Suivi sédimentaire des bras morts restaurés et à restaurer du Rhône: Premiers éléments de comparaison inter-sites et inter-dates (2003-2009)

Mémoire de Master 2 dirigé par H. Piégay (DR, CNRS

Redynamisation de la Loire Forézienne : principes directeurs et protocole de suivi d’une expérimentation grandeur nature

International audienc

Suivi hydromorphologique d’anciens chenaux latéraux restaurés du fleuve Rhône : caractérisation des réponses hydrosédimentaires et développement d’outils d’aide à la décision.

International audienc

Le vieux-Rhône de Péage-de-Roussillon : géomorphologie et flux sédimentaires

International audienc

Redynamisation de la Loire Forézienne : principes directeurs et protocole de suivi d’une expérimentation grandeur nature

International audienc