alluviales et des contrôles abiotiques majeurs (hydrologie, humidité des sols, sédimentation) sera suivie pendant deux ans de manière approfondie et donnera lieu à de nouveaux enregistrements de terrain.

## Conclusion

La deuxième partie de ce DHDR a été l'occasion de présenter la manière dont je conçois mes recherches en hydrologie et géomorphologie fluviale et intègre à ces études les étudiants qui travaillent sous ma direction. L'exemple d'une étude interdisciplinaire engagée depuis 1994 sur la végétalisation du lit de l'Isère et les processus abiotiques qui la contrôlent a servi à illustrer ces pos. La démarche utilisée repose sur le concept d'hydro système (Amoros & Petts, 1993), procède d'un emboîtement d'échelles spatio-temporelles et met l'accent sur l'acquisition et l'exploitation géostatistiques de données quantitatives. Trois niveaux emboîtés, la zone, le site et la station d'étude, font l'objet d'investigations (voir fig. 2.6) ; les deux derniers sont ici l'objet d'une présentation commune, car intimement liés :

a) L'échelle de la zone d'étude et du temps séculaire permet de caler les observations contemporaines par rapport aux changements ayant affecté la dynamique fluviale. Cet élément est particulièrement important sur les rivières ayant subi une métamorphose géomorphologique et biogéographique, sous l'influence des activités humaines visant à contrôler l'instabilité latérale et verticale du chenal ; l'Isère est dans ce cas. En effet, comme on le verra dans la troisième partie de ce DHDR, la compréhension de la structuration du paysage fluvial contemporain (nature et organisation spatiale des formes, processus actuels) repose en grande partie sur l'analyse de la dynamique fluviale ancienne. Expliquer le fonctionnement actuel nécessite donc de reconstruire les enchaînements d'impacts et les grandes étapes de la transformation de l'hydro système (Rousset, 1993 ; Peiry, Salvador et al., 1994). Cet également à l'échelle de la zone d'étude que sont conduites les études visant à analyser l'organisation spatiale des géoformes (Saussus, 1997 ; Vieux-Melchior, 1997 ; Vautier, thèse en cours) et à la rapprocher des variables qui constituent le moteur de la dynamique fluviale (pente, géométrie du chenal, capacité de transport...) (Schumm, 1977, Starkel, 1983).

b) L'échelle du site et/ou de la station, et du suivi inter-annuel répond à un second objectif, complémentaire du premier. La quantification et la modélisation n'ont plus pour objet de montrer comment s'organisent spatialement les formes ou de les discriminer entre-elles, mais ont pour finalité d'analyser les processus physiques et les mécanismes qui conduisent à leur mise en place, et sur lesquels repose leur évolution. Dans la problématique de la végétalisation des îles de l'Isère, par exemple, le suivi de la matière en suspension a permis de démontrer l'influence d'épisodes particulièrement brefs sur l'évolution

topographique des îles. Au cours de ceux-ci, la concentration en MES a atteint de valeurs excédant largement 10 g.l⁻¹. Le suivi relativement lourd de la topographie de l'île de Brignoud ne pouvait être réalisé qu'une fois par an ; l'étude conjointe de l'inondabilité de la géoforme, l'analyse des niveaux classés mesurés sur le site de Brignoud et des concentrations en MES provenant de la station de Grenoble-Campus a permis de démontrer les rythmes extraordinairement élevés de l'exhaussement (3 à 5 cm.h⁻¹) en période de submersion totale. Du point de vue géomorphologique, cela permet de mieux comprendre pourquoi certaines îles récentes de l'Isère présentent une forte dénivellation par rapport à la ligne d'eau moyenne et sont couvertes d'épaisses formations superficielles. Du point de vue phytoécologique, cela montre à quel point la végétation qui colonise les îles influe sur les processus d'exhaussement ; cela révèle également qu'une seule crue peut compromettre la régénération annuelle en enfouissant profondément de jeunes plants incapables de s'adapter à de telles contraintes.

En présentant l'organisation des recherches et les premiers résultats sur les processus de végétalisation de l'Isère, j'espère avoir démontré tout l'intérêt d'une approche incluant des études menées simultanément à différentes échelles spatio-temporelles. Il est bien évident qu'un tel travail peut difficilement être réalisé par un individu isolé. La mise en place d'une équipe permet de multiplier les investigations de terrain, toujours très lourdes dès qu'il s'agit de collecter des données quantitatives. Les multiples travaux engagés, sont envisagés comme autant de pièces d'un puzzle patiemment reconstrué. L'essai de synthèse des impacts anthropiques touchant les hydro systèmes fluviaux nord-alpins, qui j'ai choisi de présenter en troisième partie de ce DHDR, constitue l'illustration de ce souci permanent de maintenir une cohérence d'ensemble à mes activités de recherche.
# PARTIE III

## IMPACTS ET GESTION DES HYDROSYSTÈMES FLUVIAUX : L'EXEMPLE DES RIVIÈRES DES ALPES DU NORD
<figure><img src="image_110.png" /></figure>
## Introduction

Si l'on se réfère au concept de système fluvial (Schumm, 1977) ou de "système bassin" (Petts & Bravard, 1993, p. 23 et suiv.), les "unités structurelles" (ou formes de terrain) constituant le paysage fluvial sont des systèmes ouverts sous la dépendance "des entrées, transferts et sorties de matière et d'énergie". Les processus relient les unités structurelles par l'intermédiaire des flux. Toute modification des flux affecte les processus et engendre une réponse du système ; on parle alors de système à processus-réponse (Schumm, 1977). Dans cette troisième partie, nous mettrons plus particulièrement l'accent sur la réponse des hydrosystèmes fluviaux des Alpes du Nord aux perturbations anthropiques de la dynamique des flux de matière et d'énergie.

Depuis une dizaine d'années, la multiplication des recherches en géomorphologie fluviale a montré que les rivières des Alpes du Nord enregistrent un impact profond et systématique des interventions de l'homme, à tel point que l'on parle de métamorphose pour traduire l'intensité des changements qui les affectent. Le terme impact est de plus en plus utilisé dans les études traitant des milieux physiques. On le trouve très régulièrement dans la littérature géomorphologique spécialisée, utilisé indifféremment à propos des dégâts occasionnés par des processus géomorphologiques spécifiques (glissements de terrain, avalanche, crue...) ou à propos des effets des interventions de l'homme sur le milieu ; on parle alors d'impact anthropique ou anthropogénique.

Le terme impact est ici employé dans le sens de la réponse du système aux modifications d'origine humaine de la dynamique des flux. Dans le concept de système fluvial (Schumm, 1977), ces flux sont la charge alluviale (Qs) et les écoulements (Ql). Il s'agira d'analyser plus particulièrement les changements affectant les flux, de déterminer comment les processus en sont affectés et d'étudier l'adaptation des unités structurelles de l'hydrosystème à ces modifications. Dans la continuité des travaux menés dans notre thèse de Doctorat (Peiry, 1988), une attention particulière sera accordée à la dynamique spatio-temporelle des flux sédimentaires, surtout de la charge de fond transportée par charriage, dont le rôle est fondamental sur les rivières à fond mobile disposant d'une forte énergie cinétique.

L'analyse des impacts de l'homme sur les rivières des Alpes du Nord est organisée en 7 chapitres. Le chapitre 1 a pour objectif de déterminer quelle était la dynamique de référence des cours d'eau drainant les grandes vallées des Alpes du Nord, à la fin du XVIIIe siècle ; celle-ci constitue l'indispensable référentiel permettant par la suite d'évaluer les impacts des activités de l'homme sur la géomorphologie fluviale. Les trois chapitres suivants examinent successivement les étapes de la métamorphose des rivières alpines, sous l'effet combiné des multiples aménagements des bassins-versants : généralisation des

endiguements et leurs conséquences sur le fonctionnement des lits fluviaux et des plaines alluviales, depuis 1850 environ (chap. 2) ; chenalisation et incision des lits fluviaux depuis le milieu du XXe siècle sous l'influence d'un changement profond de la dynamique des chartiages et d'altérations hydrologiques (chap. 3) ; phase récente de phytostabilisation des lits fluviaux dont on a supprimé la plupart des degrés de liberté (chap. 4). Le chapitre 5 tente de faire le point sur l'effet de la phytostabilisation des versants, sur la recharge et les transits sédimentaires dans les rivières des têtes de bassins-versants. Une synthèse sur la métamorphose des rivières des Alpes du Nord, les mécanismes de l'impact et les concepts s'y référant constitue le chapitre 6 de cette étude. Le dernier chapitre est consacré à définir les principes généraux d'une gestion durable des rivières à fond mobile des Alpes du Nord (chap. 7).
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# CHAPITRE 1

## LES RIVIÈRES DES ALPES DU NORD À L'AUBE DE L'ÈRE INDUSTRIELLE : LA DYNAMIQUE DE RÉFÉRENCE PERMETTANT L'ÉVALUATION ULTÉRIEURE DE L'IMPACT ANTHROPIQUE

1.1) Un style fluvial en tresses omniprésent

1.2) Un accroissement progressif de l'instabilité des lits fluviaux sous l'effet de la crise climato-anthropique du Petit-Age-Gliaire

1.3) L'existence de trois courts tronçons où le méandrage remplaçait le tressage

### Résumé du chapitre 1

La synthèse des principales études le long des cours d'eau des Alpes du Nord indique qu'à l'aube des premiers grands travaux de protection la situation était la suivante : les rivières adoptaient un style tressé, dont la physionomie était sous le contrôle du rapport flux liquide sur flux solides (Ql/Qs) et des contraintes imposées par la structure (largeur et encombrement des vallées par les cônes de déjection). Le XVIIIe et le XIXe siècle furent marqués par un accroissement de l'instabilité des lits fluviaux tressés, le chenal ayant tendance à s'élargir et à s'exhausser par l'accumulation d'une charge de fond surabondante. Ce changement géomorphologique majeur contribua à rendre les crues plus dévastatrices, dans un contexte où les épisodes hydrologiques extrêmes furent à la fois plus nombreux et probablement d'ampleur plus forte.
<figure><img src="image_112.png" /></figure>
## 1.1) Un style fluvial en tresses omniprésent

Les multiples études de cas traitées à ce jour dans les Alpes ou à leur périphérie ont mis en avant que les rivières à chenal se développant librement, c'est-à-dire dont les caractéristiques morphométriques ne sont pas contraintes par le cadre structural<fnref n="1" />, avaient à la fin du XVIIIe siècle pour caractéristique commune d'être tressées (Bravard & Peiry, 1993) (fig. 3.1). Le tressage se développait d'une manière presque continue sur l'ensemble du cours du Rhône ; les affluents alpins présentaient également un style fluvial en tresses, dès qu'existait une plaine alluviale. Ces lits tressés étaient liés à des conditions environnementales spécifiques, notamment à l'existence de régimes hydrologiques marqués par de forts contrastes saisonniers (rétention et fusion nivale) et l'abondance de la fourniture et du transport de charge de fond grossière (galets et graviers).

Les caractéristiques géomorphologiques des lits tressés du Rhône et de ses affluents alpins ont été étudiées par de multiples auteurs (Juramy & Montfort, 1986 ; Bravard, 1987 ; Peiry, 1988 ; Salvador, 1991 ; Gautier, 1992 ; Piégay, 1995...). Une synthèse alpine reprenant en détail tous les éléments connus reste à faire. La difficulté de ce travail repose sur le fait que la connaissance que l'on peut avoir du tressage alpin repose presque exclusivement sur l'exploitation de données d'archives antérieures au XXe siècle. Les données sont donc à la fois longues et difficiles à acquérir et de telles reconstitutions demandent de lourdes investigations. Les études de cas font clairement apparaître l'existence non pas d'un tressage à physionomie unique, mais de multiples types de lits tressés alpins organisés au sein du désormais classique gradient de styles fluviaux (Schumm, 1977 ; Schumm, 1985). Une typologie fonctionnelle provisoire peut être élaborée en se fondant sur la bibliographie existante (tab. 3.1) :

1. Dans les zones où les vallées étaient étroites et les contraintes structurales fortes<fnref n="2" />, le tressage pouvait très

difficilement se développer. En rétrécissant la largeur de la vallée et exerçant un contrôle aval des pentes du cours d'eau principal, les cônes de déjection jouaient un rôle fondamental sur le style fluvial. Ils engendraient notamment le blocage des transits sédimentaires, ayant pour conséquence l'exhaussement progressif du chenal et l'accentuation du tressage. Ce type de tressage confiné a notamment été décrit dans la cluse de l'Arve (Peiry, 1988), sur le Petit Buëch dans le Dévoluy (Gautier, 1992) et dans plusieurs sections de l'Ubaye (Piégay, 1995).

2. Dans les têtes de bassin-versant aux vallées moins encaissées, où pentes, fourniture sédimentaire, contrastes hydrologiques et énergie cinétique présentaient des caractères exacerbés par le relief, le tressage des lits fluviaux était caractérisé par une bande d'activité fluviale large de plusieurs centaines de mètres, généralement très rectiligne. De nombreux bras en eau au tracé peu suaveux témoignaient d'un tressage épanoui, à la dynamique extrêmement active. Morphologie en plan et morphométrie du chenal évacuaient avec efficacité l'abondante charge alluviale grossière fournie par la montagne toute proche. Actuellement dans les Alpes du Nord, ce type de tressage, que l'on trouvait dans les vallées fluviales intraalpines en forte pente, subsiste sur les cours d'eau de tête de bassin versant, le plus souvent émissaires glaciaires : Plan des Bossons dans la vallée de Chamonix (Maizels, 1979) ; sources du Giffre (Piégay & Peiry, sous presse), de la Romanche, du Drac Blanc (Peiry & Pupier, 1993)...

3. Dans les grandes vallées fluviales, la dernière glaciation a causé de profonds surcreusements, dans un premier temps remblayés par des dépôts fins témoignant d'une phase lacustre, puis généralement surmontés de graviers et galets fluviatiles. Au XVIIIe siècle, un style fluvial intermédiaire entre tressage et méandrage s'y développait, conséquence d'une moindre pente et de l'éloignement des sources sédimentaires. Caractérisé par une bande d'activité fluviale à la sinuosité plus forte (1,10<SI<1,20) et un indice de tressage moyen élevé

<table><caption>Tableau 3.1 - Typologie fonctionnelle des tressages alpins à la fin du XVIIIe siècle</caption><thead><tr><th rowspan="2">Style fluvial</th><th rowspan="2">Influence de la structure</th><th colspan="3">BANDE ACTIVE</th><th colspan="2">BRAS</th><th colspan="2">FLUX</th></tr><tr><th>Largeur</th><th>Pente</th><th>Sinuosité</th><th>Tressage</th><th>Sinuosité</th><th>Ql</th><th>Qs</th></tr></thead><tbody><tr><td>Tressage confiné</td><td>TF</td><td>f</td><td>Var à F</td><td>F (contrôlée)</td><td>Var à F</td><td>f</td><td>F</td><td>TF</td></tr><tr><td>Tressage épanoui</td><td>f</td><td>TF</td><td>F à TF</td><td>f</td><td>TF</td><td>f</td><td>F</td><td>TF</td></tr><tr><td>Tressage à bras divagants</td><td>f</td><td>Var à F</td><td>F</td><td>F</td><td>F</td><td>F</td><td>TF</td><td>F</td></tr></tbody></table><p>TF : très fort f : faible Ql : abondance des débits<br>F : fort Var : variable Qs : abondance de la fourniture sédimentaire grossière</p>

<footnote n="1">¹ Vallée étroite et gorges, vallée rétrécies par des cônes de déjection torrentiels, encaissement du chenal dans des terrasses anciennes...</footnote>

<footnote n="2">² Encombrement de la vallée par les cônes de déjection de torrents affluents, en particulier.</footnote>
<figure><img src="image_113.png" /><figcaption>Figure 3.1 - Localisation du tressage alpin à la fin du XVIIIe siècle</figcaption></figure>

(Source : Bravard & Peiry, 1993, modifié)

(1,70<T<2,00), ce style fluvial s'apparente beaucoup au tressage à bras divagants ("wandering channel") décrit par différents auteurs en Colombie Britannique (Church & Jones, 1982 ; Church, 1983 ; Brierley, 1989). Contrairement au tressage de tête de bassin où le banc longitudinal est la forme la plus fréquente, le tressage à bras divagants présente une morphologie dominée par des bancs latéraux (Gautier, 1992). Sur le Buëch, cet auteur rencontre ce style fluvial à l'aval d'affluents four-

nissant peu de matériaux grossiers, mais beaucoup de sédiments fins (produit de l'altération des marnes) ; sur l'Arve, un tressage à bras divagants se développait en aval du confluent du Giffre, affluent caractérisé par une forte abondance hydrologique (fig. 3.2) (Peiry, 1988 ; 1989). Il semble donc que le passage du tressage épanoui au tressage à bras divagants soit causé par une augmentation du rapport abondance hydrologique sur abondance de la charge de fond (QI/Qs).
<figure><img src="image_114.png" /><figcaption>Figure 3.2 - Reconstitution du tressage à bras divagants de l'Arve entre le confluent du Giffre et Bonneville, d'après la Mappe Sarde de 1730</figcaption></figure>

(Source : Peiry, 1989).

## 1.2) Un accroissement progressif de l'instabilité des lits fluviaux sous l'effet de la crise climato-anthropique du Petit-Age-Glaciaire

L'étude de la dynamique fluviale des rivières alpines révèle qu'à l'orée du XIXe siècle, le tressage alpin atteignait l'apogée de son extension spatiale, en touchant en particulier des zones très éloignées des sources sédimentaires grossières. Sur le *Haut-Rhône en Chautagne*, Bravard (1987) montre que l'instabilité du fleuve s'est accrue dès le début du XVIIIe siècle, au détriment de l'extension latérale du marais tourbeux. Sur l'Arve dans le bassin de Cluses, Peiry (1987 ; 1988) observe un fort élargissement de la bande de tressage qui érode les terres cultivées, tandis que les bancs, formes de stockage de la charge de fond, deviennent progressivement plus nombreux et plus étonnus ; le lit s'exhausse et le tressage s'épanouit vers l'aval par progradation de la charge de fond. Vers 1730, sur l'Isère en amont de Grenoble, Bravard (1989) montre qu'une bande de tressage progresse par progradation des formes de chenal et vient progressivement fossiliser le lit méandriforme, provoquant plusieurs recoupements de sinuosité. Sur le Drac dans la plaine de Grenoble et l'Isère aval dans la cluse de Voreppe et l'ombilic de Moirans, Salvador (1991a ; 1991b) explique la métamorphose du style fluvial par l'arrivée massive de charge de fond en provenance de la montagne. L'accentuation de l'instabilité latérale et l'élargissement du chenal accompagnés d'un exhaussement se produisent dès le XVIe et XVIIe siècle sur le Drac ; vingt kilomètres en aval, sur l'Isère à Saint-Quentin, la métamorphose fluviale est enregistrée avec un retard d'environ 160 ans, ce qui indique un rythme moyen de progradation du tressage de 120 m.an⁻¹ (fig. 3.3).

Plusieurs causes généralement combinées ont été avancées pour expliquer l'accroissement de l'activité fluviale des rivières alpines à l'Époque Moderne. Dans le cas du

Drac, Bravard (1989) remarque qu'il paraît d'abord s'être manifesté sous la forme d'une augmentation de la fréquence des crues, probablement dès le XIVe et le XVe siècle ; il a été suivi d'une considérable augmentation de la fourniture de charge de fond, puis des transits par charriage à l'intérieur des lits fluviaux. Dans la vallée de Chamonix au XVIIe siècle, Blanchard (1913) a relevé une succession inhabituelle de vidanges de poches d'eau intra-glaciaires qu'il relie à la crue des glaciers du Mont-Blanc ; ces événements furent à l'origine de l'apport de plusieurs centaines de milliers de m³ de sédiments de toute taille à l'Arve. Gautier (1992) indique que la crise morphodynamique du Buëch de la fin du XVIIIe siècle et au XIXe siècle serait liée à des abats d'eau exceptionnels sur un milieu fortement fragilisé par les dérichements. Piégay (1995) abonde dans ce sens, observant sur le Giffre une nette augmentation du nombre de crues au XVIIIe et plus encore au XIXe siècle. La recrudescence d'activité du Borne pendant la première moitié du XVIIIe siècle, coïncide également avec une succession de forte crues échelonnées sur quelques années (Peiry, 1988). Cette période a également été propice à la réactivation des processus géomorphologiques sur les versants, en particulier ceux sous la dépendance de l'eau tels les glissements de terrain et les avalanches (Grove, 1972, 1987) ; cela a entraîné une augmentation des entrées sédimentaires et des transits dans l'hydrosystème fluvial. Ballandras, (1997) montre clairement que le Petit Age Glaciaire (1545-1850) s'est traduit par l'augmentation des stocks sédimentaires sur les bassins torrentiels (éboulation et mouvements de masse), l'accroissement d'activité des processus de transfert de ces stocks vers les talwegs (coulées de débris, avalanches, ravinement), et l'augmentation du nombre des laves et des charriages généralisés dans les lits des torrents. L'intense déforestation, qui a sévi dans les Alpes pendant tout le XVIIIe siècle et une grande partie du XIXe siècle, est très claire-
<caption>**Figure 3.3 - Progradation de la bande de tressage sur le Drac et l'Isère à Grenoble au cours de l'Epoque Moderne**</caption>

(Source : Salvador, 1991a).

<figure><img src="image_115.png" /></figure>

ment venue augmenter l'effet de la péjoration climatique, venant ainsi renforcer un bilan hydrologique favorable à la mobilisation des particules de sol. L'absence de synchronisme entre les inondations des cours d'eau, tel le décalage entre les grandes crues du Drac (XVIIe-XVIIIe siècle) et les crues d'inondation de l'Isère (XIXe siècle), tiendrait davantage à des facteurs géomorphologiques<fnref n="3" /> qu'à des facteurs hydrologiques.

**1.3) L'existence de trois courts tronçons où le méandrage remplaçait le tressage**

Sur trois courts tronçons de rivières, à la fin du XVIIIe siècle, le tressage laissait place au méandrage (voir fig. 3.1). Tous ont pour point commun d'être éloignés des sources sédimentaires et placés à l'aval de grandes plaines alluviales : a) sur le *Haut-Rhône*, le chenal adoptait un tracé méandriforme dans les Basses Terres dauphinoises ; b) sur l'Isère, le chenal décrivait de grands méandres à l'amont immédiat de Grenoble et dans la partie aval de l'ombilic de Moirans, à l'extrémité Nord du massif du Vercors. Dans tous les cas de figure, la diminution de la pente, engendrant une diminution de l'énergie cinétique disponible dans le système fluvial, était à l'origine du passage du tressage au méandrage. Les causes de ce changement différaient d'une situation à une autre :

1) Pour Bravard (1994), le maintien d'un lit à méandres sur le *Haut-Rhône* dans les Basses Terres est

une "particularité s'expliquant par l'héritage glaciaire", la série d'ombilics qui constituent la plaine alluviale du fleuve s'étant en plusieurs millénaires remblayée de graviers, de l'amont vers l'aval. Alors que l'exhaussement se poursuivait encore au début du XXe siècle en Chautagne, "dans un tronçon au remplissage inachevé et soumis à une forte injection sédimentaire pendant les siècles du Petit-Age-Glaciaire", la charge de fond n'a jamais franchi le secteur du défilé de Sault-Brénaz à l'Holocène, "comme en témoigne le fait que la partie aval de l'ancien ombilic des Basses Terres n'est remblayée que par du sable".

2) Sur l'Isère en aval de Grenoble, Salvador (1991b, p. 253 et suiv.) fournit des arguments plaidant en faveur de l'arrivée des cailloutis fluviatiles dans la cluse de Voreppe au début de l'Holocène, par progradation de la charge du Drac sur des dépôts fluviatiles sableux. La propagation de la nappe alluviale grossière se serait étendue jusqu'à l'ombilic de Moirans, l'exhaussement de la plaine alluviale par le dépôt de charge de fond cessant à l'époque gallo-romaine. A l'issue de l'optimum climatique médiéval, les lits du Drac dans la plaine de Grenoble et de l'Isère en aval de la ville étaient concentrés dans un chenal unique, celui-ci étant méandriforme sur la basse Isère dont la pente était faible (0,00105 en aval de St-Quentin). La période Moderne marque une reprise de la progradation que les cartes anciennes permettent de bien suivre, d'abord sur le Drac, ensuite sur la basse Isère (Salvador, 1991b, p. 302 et suiv.). Il en résulta un redressement de la pente conduisant à la fossilisation progressive du tracé méandriforme par le tressage. A

<footnote n="3">³ Précocité de la métamorphose fluviale (élargissement et surtout exhaussement du chenal) sous l'effet de la progradation de la bande de tressage en relation avec l'éloignement des zones de forte fourniture sédimentaire.</footnote>
la fin du XVIIIe siècle, la métamorphose du style fluvial demeurait incomplète dans la partie aval de l'ombilic de Moirans, la chenalisation du lit de l'Isère par les travaux d'endiguement ne permettant pas d'observer la poursuite du processus. Cependant, on sait que les ingénieurs chargés de l'endiguement eurent très rapidement (et jusqu'au milieu du XXe siècle) à combattre l'exhaussement du chenal entre les digues, ce qui atteste du maintien de forts apports de charge de fond jusqu'à une date récente (Peiry, Salvador *et al.*, 1994).

3) Le cas de l'Isère en amont de Grenoble est différent des deux précédents (voir fig. 3.3). Le méandrage tenait au contrôle aval de la pente exercé par le cône alluvial du Drac, celui-ci faisant barrage et repoussant le cours de l'Isère contre l'extrémité méridionale du massif de la Chartreuse. La chute de l'énergie disponible était à l'origine d'un gradient granulométrique amont-aval de la charge de fond, comme l'atteste la prédominance de dépôts de faible granulométrie dans la partie supérieure du remplissage sédimentaire, à l'amont immédiat de Grenoble (Fourneaux, 1976 ; Chardon, Marnezy *et al.*, 1980 ; Hannss, 1984). Le processus de contrôle aval a probablement existé avec plus ou moins d'intensité pendant tout l'Holocène, mais à probablement été renforcé par la crise climato-anthropique du Petit-Age-Glaciaire et l'exhaussement accéléré du Drac au cours de cette période.

En conclusion, les études montrent que pendant le Petit-Age-Glaciaire, la dynamique fluviale des rivières alpines était caractérisée par une forte activité géomorphologique, dont témoignait le style tressé du chenal. La confrontation des résultats obtenus sur plusieurs cours d'eau indique clairement que les rivières alpines connaissaient une crise morphodynamique qui s'est accentuée au cours du XVIIIe siècle ; le chenal avait tendance à s'élargir et à s'exhausser au détriment des terrains agri-coles, conséquence d'une charge alluviale surabondante. Comme on va l'exposer dans le chapitre suivant, c'est dans ce contexte de forte instabilité fluviatile que les premières tentatives d'endiguement général se développeront, durant le dernier quart du XVIIIe siècle dans le cas des projets les plus précoces, et de manière généralisée au cours de la première moitié du XIXe siècle.
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# CHAPITRE 2

## LA PREMIÈRE ÉTAPE DU CONTRÔLE DES RIVIÈRES DES ALPES DU NORD : L'ENDIGUEMENT ET SES IMPACTS

2.1) Les rivières alpines, des laboratoires "grandeur nature" pour l'ingénierie fluviale

2.2) Des impacts difficilement maîtrisables

2.3) Une évidente nécessité : corriger l'impact

### Résumé du chapitre 2

L'endiguement général constitue la première atteinte majeure au fonctionnement des cours d'eau alpins induite par l'homme. C'est surtout dans la première moitié du XIXe siècle que les travaux de rectification du chenal furent conduits, avec de grosses difficultés tant le fort dynamisme des rivières les rendait difficilement maîtrisable, et en dépit de l'amélioration progressive des techniques de correction. Ils entraînèrent de profonds ajustements de la dynamique fluviale, affectant aussi bien le chenal que la plaine d'inondation. Les travaux furent à l'origine d'un lent exhaussement des chenaux entre les digues, exhaussement qui se prolongea sur beaucoup de rivières des Alpes du Nord jusqu'au milieu du XXe siècle ; dans la plaine d'inondation, le relèvement des nappes fut à l'origine d'une dégradation des conditions de salubrité, révélée par la multiplication des cas de paludisme. Une grande partie des travaux entrepris pendant le dernier quart du XIXe siècle consista à tenter de réduire l'effet négatif de impacts de l'endiguement. En moins de 20 ans, le colmatage et le drainage des zones humides permirent de très fortement améliorer la salubrité et de faire disparaître les cas de paludisme. Les actions entreprises pour tenter de maîtriser l'exhaussement des lits fluviaux furent, par contre, presque systématiquement un échec. Il fallut attendre la seconde moitié du XXe siècle pour que le développement des extractions de gravier à une échelle industrielle permette de régler les problèmes de débordement, en provoquant la rapide et profonde incision des lits fluviaux.
<figure><img src="image_117.png" /></figure>
## 2.1) Les rivières alpines, des laboratoires "grandeur nature" pour l'ingénierie fluviale

De la même manière que "l'extinction des torrents" fut le cheval de bataille du corps des Ingénieurs des Eaux et Forêts après 1860 (Demontzey, 1894 ; Mougin, 1914 ; Mougin, 1931), la chenalisation des rivières alpines, dès le premier quart du XIXe siècle, est l'une des œuvres maîtresses des Ingénieurs des Ponts et Chaussées, qu'ils fussent piémontais dans les départements savoyards ou français dans les autres vallées alpines. Sans faire preuve d'un déterministe excessif, il apparaît que l'expansion spatiale du style en tresse, à une époque où les besoins en terres arables allaient croissant, fut l'une des causes principales de la correction du chenal. En effet, l'élargissement du lit pendant la crise du Petit-Age-Glaciaire s'est bien souvent produit au détriment des biens des riverains, comme en témoignent les fréquents "sablages" et les érosions de terres à l'occasion des grandes crues du XVIIIe siècle : en Chautagne, au moyen de la Mappe Sarde, Bravard (1981) a cartographié l'action érosive de la grande crue de septembre 1732 sur les terres de la rive savoyarde du Rhône ; sur l'Arve dans le bassin de Cluses, l'accroissement de la largeur du chenal, associée au renforcement du tressage, provoqua la perte de près de 700 ha de terrains agricoles (Peiry, 1987) ; dans le Val du Bourget, l'étude des archives sur la Leysse révèle un accroissement sensible des débordements et des inondations dans les dernières décennies du XVIIIe siècle (Girel, 1992). Une inévitable compétition entre les cours d'eau et les riverains pour l'occupation de l'espace devait se produire, compétition qui, sur beaucoup de rivières, fut une épopée pleine de rebondissements.

Les premières interventions visant à endiguer les rivières sont très antérieures au XVIIIe siècle. A l'exception de la protection partielle d'agglomérations, les travaux de défense demeurèrent très ponctuels, relevant pour l'esentiel d'initiatives privées. Dans la plaine de Grenoble, le Drac semble être une exception à cette règle. Des travaux furent très précocement engagés vers 1525 (Bouchayer, 1925) ; ils seront poursuivis et terminés entre 1683 et 1732, un système de digues insubmersibles étant construit pour protéger la ville des incursions de la rivière. Comme le font remarquer Bravard & Peiry (1993), cette précocité tient essentiellement à la position de place forte de Grenoble face à la puissance savoyarde qui occupe la haute vallée de l'Isère, les autres villes se contentant d'ouvrages de défense plus réduits.

Au XVIIIe siècle s'esquisse une volonté de correction générale. Ce siècle restera une période de projets plus que de réalisations. En effet, sur plusieurs cours d'eau, des projets de correction générale apparurent très précoce- cement ; mais les réalisations furent presque partout net-tement moins ambitieuses (fig. 3.4) : dans la moyenne vallée du Giffre par exemple, l'Architecte Cheneval

<figure><img src="image_118.png" /><figcaption>Figure 3.4 - Chronologie des projets et réalisations de l'endigvement sur quelques rivières alpines</figcaption></figure>

(Source : Bravard & Peiry, 1993, modifié).

signait en 1727 un projet de correction générale de la rivière dans sa moyenne vallée (Rousset-Mestrallet, 1986) ; en fait, les travaux effectivement réalisés furent rares, la lutte contre une rivière aussi difficilement domp- table que le Giffre s'avérant particulièrement âpre. Sur l'Arve, à la même date, le projet était d'endiguer 100 km de cours d'eau ; on se contenta de protéger les abords des villes et les ouvrages de franchissement à Bonneville, Cluses et Sallanches et de contenir les principaux affluents sur leur cône de déjection. Dans la traversée du village de Marignier, on corrigea ainsi le Giffre sur la partie amont de son cône. Un effort énorme fut égale- ment fait sur le Borne, de la sortie des gorges jusqu'à la confluence avec l'Arve, d'incessants balayages inondant dramatiquement les cultures et hameaux édifiés sur le cône, la rivière ayant en 1733, 1737 et 1738 changé de lit par avulsion (Peiry, 1988). Sur l'Isère dans la Combe de Savoie, plusieurs projets d'endigvement partiel furent proposés en 1766, 1773 et 1787. Les réalisations demeurèrent plus limitées que les ambitions affichées (Gex, 1940 ; Girel, 1991 ; Girel, 1992). Sur l'Isère dans le Grésivaudan, les premières velléités de correction géné-rale datent de 1778 avec le projet de l'ingénieur Marmillot. L'endigement, dont il existe des traces depuis le XVIIe siècle, resta discontinu jusqu'au milieu
du XIXe siècle (Agard, 1942). Sur la Drôme inférieure, une correction longitudinale insubmersible fut entreprise dès 1780 sous l'impulsion de Martin Rigaud de l'Isle, proprétaire agronome. Les travaux se prolongèrent jusque vers 1840, la rivière étant endiguée sur deux tronçons successifs séparés par des zones de divagation, les "ramières" (Gemaehling & Chabert, 1962; Bravard & Peiry, 1993).

Le XIXe siècle, et plus particulièrement la période 1820-1890, fut celui de la réalisation effective de la correction de la plupart des rivières alpines (voir fig. 3.4). L'Arve fut aménagée par sections entre 1820 et 1838. Sur l'Arc inférieure, les premiers "diguements continus" furent d'abord l'œuvre de particuliers à partir de 1815, le système de protection étant par la suite complété et renforcé lors de la construction de la nouvelle route (Baud, 1995). L'Isère savoyarde fut endiguée entre 1829 et 1845 à l'initiative de Charles-Félix de Savoie. A Chambéry et dans le Val du Bourget, sur la Leysse et ses affluents, des travaux de correction prenant la forme de 700 gabions furent réalisés en 1808 ; un endiguement partiel jusqu'au Bourget fut édifié en 1847. Cependant, la correction générale n'interviendra qu'après l'annexion de la Savoie, entre 1866 et 1887 (Girel, 1991). L'Isère dans la vallée du Grésivaudan fut endiguée entre 1852 et 1870, les digues étant exhausées et consolidées entre 1870 et 1890. L'endiguement du cours aval de la Durance fut l'un des plus tardifs puisqu'il fallut attendre l'organisation des riverains en syndicats pour que débutent les travaux (1852 à fin du XIXe siècle) (Juramy & Montfort, 1986). Le Var, en territoire sarde pour sa rive gauche, fit l'objet d'un projet en 1837 et d'un endiguement général entre 1844 et 1869 (Bravard & Peiry, 1993). Ainsi, à la fin du XIXe siècle, le style fluvial des rivières alpines de plaine alluviale contrastait très fortement avec celui du XVIIIe siècle : le tressage omniprésent jusqu'alors avait presque disparu des grandes vallées (fig. 3.5) ; il subsistait cependant dans les sections non endiguées de plaine alluviale et avait trouvé refuge dans les parties supérieures des vallées où les travaux d'endiguement étaient moins avancés.

L'analyse du système d'endiguement préconisé dans la plupart des projets, et bien souvent réalisé par la suite, est riche d'enseignements. L'usage était de ne pas suivre les sinuosités de la bande d'activité fluviale, mais de donner au nouveau lit un tracé rectiligne, en arasant des îlots, rectifiant les berges, voire en déplaçant le chenal. Sur l'Arve, le tracé donné aux digues entre le confluent du Giffre et Bonneville dans la moyenne vallée fut parfaite-ment rectiligne, alors que la bande active présentait en 1730 un taux de sinuosité compris entre 1,2 et 1,4 (Peiry, 1989). Le cas de la Drôme inférieure est strictement identique puisque les digues sont caractérisées par leur grande rectitude. Dans la vallée du Grésivaudan, les légères ondulations de la bande active n'ont pas non plus été respectées par les ingénieurs français et l'endigue-

ment a conduit à une diminution sensible de la sinuosité (voir tab. 1.2) ; seule exception, l'amont de Grenoble, où les méandres furent conservés de peur d'aggraver les crues d'une Isère trop rapide. Au droit du confluent Arc-Isère, dans la Combe de Savoie, l'option des ingénieurs sardes fut même d'abandonner l'ancien lit repoussé par l'Arc au pied du massif des Bauges et de creuser un nouveau chenal dans le cône alluvial de l'affluent. D'une manière générale, sur toutes ces rivières, le non respect des sinuosités naturelles par les aménageurs fut l'une des causes principales des impacts liés aux travaux d'endiguement, par la modification des pentes et des forces tracrices qui en ont découlé (voir P3, § 2.2.1). La largeur donnée aux lits endigués était déterminée de manière empirique, faute d'une connaissance suffisante des débits de crue. Sur l'Isère dans la Combe de Savoie, le chenal était large de 112 m en amont du confluent de l'Arc, de 132 m en aval en territoire savoyard, puis se réduisait à nouveau à 112 m dans le Grésivaudan. La largeur donnée au lit était en moyenne de 92 m sur l'Arve en amont de Bonneville, mais par contre de 300 mètres sur le Var... Sur le Buëch, Gautier (1993) insiste sur la forte variabilité des largeurs du chenal d'un tronçon corrigé à un autre.

Les grandes crises historiques de la fin du XVIIIe siècle (Révolution française, Empire avec occupation de la Savoie) ont indiscutablement ralenti le processus de correction des rivières alpines. La difficulté de réaliser les projets au cours du XVIIIe siècle, en dépit d'une volonté politique clairement affichée, tient très probablement aussi aux difficultés techniques d'endiguer des rivières extrêmement instables. Ces techniques vont d'ailleurs connaître une profonde évolution entre 1750 et 1840 environ. Cette évolution apparaît clairement à travers la succession des travaux exécutés sur l'Arve (Peiry, 1994) : pendant la seconde moitié du XVIIIe siècle, les digues "coffres", à "arches" ou à "pilots" étaient faites de parements en bois, remplies de fascines et de galets. Faiblement fondées et de faible solidité, elles étaient presque immédiatement détruites par les crues ; celles que les riverains réussissaient à maintenir subissaient un vieillissement accéléré par pourrissement des éléments en bois. Après 1820, on adopta des digues "murs" soigneusement maçonnées. Dans les années qui suivirent, on renforça leurs fondations par des pieux de bois profondément fichés dans la masse alluviale. Vers 1835, les murs maçonnés étaient abandonnés au profit d'une simple jetée faite d'enrochements "rangés en glacis" prenant appui sur deux rangées de pieux de bois et un remblai de terre et gravier, techniquement plus simple à mettre en œuvre. Des réserves de blocs étaient constituées sur la chaussée chapeautant la digue ; les jours de crue, des brigades de riverains étaient chargées de les basculer "à fonds perdus" dans le chenal, de manière à bloquer les affouillements du pied de digue.

Les architectes et ingénieurs ont progressivement amélioré leurs techniques de correction, cette amélioration
<caption>**Figure 3.5 -** Extension de l'endiguement longitudinal sur les rivières alpines à la fin du XIXe siècle</caption>

(Source : Bravard & Peiry, 1993, modifié).

<figure><img src="image_119.png" /></figure>

étant incontestablement le fruit d'un aller-retour permanent entre le terrain et la planche à dessin. La rivière était pour eux un laboratoire "grandeur-nature" où les connaissances naissantes en hydraulique fluviale subisваient l'épreuve de... l'eau ! Ils procédaient par transposition de techniques, essayant, par exemple, sur les rivières savoyardes, des techniques de levée en terre et d'engazonnement éprouvées sur certains cours d'eau piémontais moins fougueux ; ils innovaient également, testaient, corrigeaient les procédés d'endiguement, comme le montre l'exemple de la correction de l'Arve. En fait, les plaintes des riverains dont regorgent les archives témoignent plus souvent de l'échec des ingénieurs que de leur succès. L'endiguement des rivières des Alpes du nord fut à l'origine d'un véritable ballet d'ingénieurs : celui dont les travaux étaient jugés inefficaces et qui subissait les foudres de riverains mécontents, le

malchanceux dont le système de protection nouvelle-
ment bâti subissait les assauts d'une crue d'occurrence
exceptionnelle, celui enfin qui ne parvenait pas à maîtri-
ser l'impact des premières corrections était discrédité
sous la pression des riverains et rapidement remplacé.
Ainsi sur l'Arve, l'ingénieur Bard, principal artisan de
l'endiguement dès 1820, était vingt ans plus tard violem-
ment pris à partie par les populations locales, les travaux
d'endiguement étant jugés inefficaces, voire renforçant
les inondations : "quand nous étions sans digues, nous
étions protégés ; aujourd'hui que l'Arve est encaissée,
nous sommes inondés". Les plaignants concluaient sur
"la nécessité de réparer le mal que l'endiguement nous
a fait et continue à faire dans une proportion effrayante"
(Lettre à l'Intendant Général, 23/04/1845, ADHS
(Archives Départementales de Haute-Savoie) 10FS ;
1840-49). Devant ce type de plainte, dès 1838, l'ingé-
nieur Bard se voyait retirer la conduite de tout nouveau projet par son administration de tutelle. Jusqu'en 1845, date de son remplacement par un ingénieur ayant fait ses preuves à l'occasion des travaux d'endiguement de l'Isère dans la Combe de Savoie, il fut cantonné à entretenir les ouvrages existants (Peiry, 1994). Cet exemple, que l'on pourrait reproduire sur beaucoup d'autres rivières des Alpes du Nord, témoigne de l'incapacité des ingénieurs non pas à chenaliser la rivière, mais plus exactement à maîtriser les impacts directs et indirects de cette chenalisation.

## 2.2) Des impacts difficilement maîtrisables

### 2.2.1) Les réponses du chenal

Dresser une liste exhaustive des impacts de l'endiguement n'est pas une mince affaire, car ils sont intervenus à plusieurs échelles spatiales et temporelles. Cependant, la synthèse des recherches réalisées depuis dix ans révèle que l'impact a fréquemment pris des formes voisines, voire communes sur les rivières des Alpes du Nord.

* Le premier élément commun est la rapidité avec laquelle la réponse du chenal s'est manifestée, ce qui n'est pas étonnant lorsque l'on connaît le fort dynamisme de ces systèmes à pente forte. Sur le Buëch, Gautier (1993) indique l'apparition d'importants affouillements en pied de digue, dès la construction des premières digues, avec parfois une destruction complète de l'ouvrage. Sur l'Arve, les ajustements de la géométrie du chenal se produisirent dès les premiers travaux (Peiry, 1994) :

a) De profonds affouillements déstabilisaient le pied des ouvrages : "lorsque la rivière se trouve placée dans son nouveau lit, elle s'enfonce ordinairement de trois mètres et creuse même jusqu'à six mètres de profondeur lorsque le moindre obstacle d'une rive la dirige vers le bord opposé, et quoique le courant de l'eau ne s'établisse pas toujours à cette profondeur, il n'y enfonce pas moins les digues commencées qui disparaissent quelquefois entièrement dans une seule crue" (Ing. Bard, 24/08/1833, ADHS 10FS 34, 1830-39). Ce processus de concentration des écoulements en pied de digue est aujourd'hui bien connu des hydrauliciens et les conduit à profondément fonder les ouvrages sur les rivières à fond mobile. Comme nous l'avons exposé plus haut, les progrès des techniques d'endiguement enregistrés sur l'Arve entre 1820 et 1845 allèrent dans le sens d'un renforcement des fondations par des systèmes de pieux profondément fichés dans l'alluvium et leur protection par des enrochements que l'on rechargeait régulièrement lors des hautes eaux de printemps et des crues. Par ce moyen, les affouillements furent progressivement maîtrisés, mais au prix d'un dépassement considérable des devis initiaux.

b) Au débouché des digues, le brusque ralentissement du

courant provoquait le dépôt en vrac de la charge de fond : "l'Arve, comme les autres rivières qui charrient beaucoup de gravier, dépose et exhausse son lit là où elle cesse d'être diguée, pour se jeter avec force par une pente double et même triple presque à angle droit sur les propriétés latérales qu'elle emporte et corrode plus fortement qu'avant la construction des digues (...) ; cela arrive à chaque nouveau prolongement" (Ing. Bard, 24/08/1833, ADHS 10FS 34, 1830-39). Même s'il engendrait des dégâts aux terrains, ce processus de transfert de charge de fond de la section nouvellement endiguée vers le débouché des digues était temporaire, la poursuite vers l'aval de l'endiguement y remédiant. Par contre, il est devenu permanent dans le cas des cours d'eau endigués par sections, de véritables cônes de déjec tion se construisant progressivement au sortir des digues. Le seul remède était d'étendre le système de protection vers l'aval, ce qui fut fait sur l'Arve à Sallanches et à Bonneville, jusqu'à atteindre des zones où les enjeux étaient moindres. Sur l'Isère à la frontière franco-savoyarde, la correction de la Combe de Savoie fut plus précoce que celle du Grésivaudan. Elle débuta en terro toire français lorsque qu'une recrudescence du tressage, se manifestant par un très fort élargissement de la bande active, fut observée au débouché des digues (voir fig. 1.16). Sur la Drôme endiguée par sections, les transferts de charge dans les tronçons endigués occasionnèrent un vigoureux tressage dans les rapières intermédiaires. Sur le Buëch également endigué par tronçons, Gautier (1993) rend l'endiguement responsable d'un rapide exhausse ment du lit au débouché des digues, lui même à l'origine d'une recrudescence des inondations et de fortes érosions latérales.

* Quelques décennies après l'achèvement des travaux, les tronçons endigués ont systématiquement manifesté une tendance au basculement du profil en long, c'est-à-dire un approfondissement du lit à l'amont et un exhausse ment à l'aval. Sur la Drôme, le processus a été décrit par Gemaehling et Chabert (1962). Sur le Rhône en amont de Lyon, le basculement du canal de Miribel creusé à partir de 1848 est également très bien documenté (Winghart & Chabert, 1965 ; Bravard, 1987 ; Poinsart, 1992). Sur l'Arve à Bonneville, le dépouillement des archives a été le moyen de décrire avec précision la mise en place de l'impact (Peiry, 1994) :

a) Dans la partie amont de la section corrigée, la pente établie à 0,0027 après recoupement des sinuosités naturelles tendait progressivement à retrouver sa raideur naturelle. En 1856, elle n'était déjà plus que de 0,00089 (Mortillet, 1856). L'incision dépassait 2,40 m à l'extrémité amont de la section corrigée, les recharges en enrochement étant malgré tout parvenues à stopper l'abaissement.

b) Au débouché des digues, les graviers s'amoncelèrent provoquant l'exhaussement du lit et la formation d'un
cône de déjection qui tendait "toujours à étendre sa base par les nouveaux graviers charriés" (Ing. Impératori, 192/1854, ADHS 10FS 35, 1850-59). En 1847, le Conseil de Bonneville observait "une élévation du lit de l'Arve aux environs de Bonneville où les graviers se sont accumulés à tel point que, sans pluie par le seul effet de la fonte des neiges des montagnes, les eaux de la rivière se sont élevées au-dessus des digues et ont fait refluer sur les terres les torrents et ruisseaux qui y aboutissent" (Registre des Délibérations de Bonneville, 22/5/1847, ADHS 10FS 34, 1840-49). Les riverains estimaient à 4 mètres l'épaisseur des graviers accumulés sous le pont de Bonneville. Dans ce secteur, la pente n'était plus que de 0,0013 ; dès le sommet de cône alluvial, elle passait brutalement à 0,0026.

L'étude statistique des niveaux atteints par les crues à l'échelle limnimétrique du pont de Bonneville confirme les témoignages des riverains (fig. 3.6). En dépit d'une forte dispersion liée aux variations d'amplitude des crues, la chronique montre une tendance continue à l'élévation des niveaux d'eau entre 1850 et 1940. Cet exhaussement entraîna une augmentation de la fréquence d'inondation, sans pour autant que les débits soient à chaque fois exceptionnels : Pardé (1931, 1941) faisait remarquer qu'une hauteur de 2,40 m représentait au milieu du XIXe siècle une forte crue ; en octobre 1930, une petite crue atteignait la cote de 2,82 m l'échelle du pont de Bonneville, alors que le pic de débit mesuré à Genève par le Service Hydrographique Suisse ne dépassa pas 400 m³.s⁻<fnref n="1" />.

Sur des rivières totalement endiguées comme l'Isère et le Drac à Grenoble, l'endiguement fut à l'origine d'un exhaussement du chenal sur l'ensemble de leur cours, plus que d'un basculement de profil. Les profils en long du fond moyen dressés sur l'Isère en aval de Grenoble témoignent de la continuité de cet exhaussement entre 1854 et 1943 (Salvador, 1991 ; Peiry, Salvador et al.,

1994). Comme le montre la figure 3.7, l'exhaussement était faible en 1888, il s'est accentué ensuite atteignant localement 3 mètres en 1943 (Nouguier, 1992). Blanic & Verdet (1975) indiquent que l'accumulation de la charge de fond favorisée par des transports solides abondants, dans un lit étroitement endigué, se produisait à un rythme de 1 à 2 cm.an⁻<fnref n="1" /> un peu avant la seconde guerre mondiale. Dans le Grésivaudan, les riverains décrivaient certaines sections de l'Isère comme "suspendues" au desus de la plaine. Les dépôts de graviers se produisaient préférentiellement aux changements de pente : en 1851 alors que l'endiguement était encore très partiel, l'ingénieur Cunit faisait déjà état d'un exhaussement de 0,864 m au bac de la Bâtie, de 0,493 m à la digue de Lumbin, de 0,427 m à la Tronche. Un siècle plus tard, les nouveaux profils en long révélaient que la section située entre le Cheylas et le pont de la Bâtie était le tronçon où l'accumulation avait été la plus sensible, au cours de la période 1848/54 et 1932/43 (Nouguier, 1992) ; la capacité du lit entre digues était limitée à l'écoulement d'un débit d'environ 700 m³.s⁻<fnref n="1" />, au droit du méandre de Bois Français (Q₅ans = 725 m³.s⁻<fnref n="1" />). De ce fait, la crue décennale de 1948, qui écoula un débit de 840 m³.s⁻<fnref n="1" /> à Grenoble, occasionna d'énormes dégâts par submersion des digues et inondation des terres cultivées (Armand, 1950). Sur le Drac dans l'agglomération de Grenoble, les profils en long du fond moyen (1896-1975) et de la ligne d'eau (1913-1969) montrent aussi la nette tendance à l'exhaussement du lit entre les digues, avant 1955. Cela indique que les contraintes critiques d'entraînement de la charge de fond étaient insuffisantes pour l'évacuer, en dépit de la contraction des écoulements par les digues. La tendance s'inversa à la suite des extractions de matériaux alluvionnaires (fig. 3.8).

### 2.2.2) Les réponses de la plaine d'inondation

Les endiguements du XIXe siècle eurent un impact sur le chenal, mais aussi sur la plaine d'inondation. Les infil-

<figure><img src="image_120.png" /><figcaption>Figure 3.6 - Élévation progressive des niveaux atteints par les crues de l'Arve au pont de Bonneville entre 1850 et 1940 (d'après les données de Pardé, 1931 et 1941).</figcaption></figure>

<footnote n="1">¹ La crue centennale de l'Arve à Genève est de 1000 m³.s⁻¹.</footnote>
<caption>**Figure 3.7 -** Exhaussement du fond moyen de l'Isère entre 1854 et 1943</caption>

(Salvador, 1991 ; Peiry, Salvador et al., 1994).

<figure><img src="image_121.png" /></figure>

trations au travers des digues dans un premier temps, puis l'exhaussement des lits endigués favorisèrent les remontées d'eau phréatique et eurent rapidement pour effet de transformer une grande partie des lits d'inondation en vastes marécages. Sur l'Arve, les archives révèlent très clairement un problème d'insalubrité à proximité de Bonneville : "le lit de l'Arve est plus élevé que les plaines sur le derrière des digues ; il en résulte que lors des grandes crues, toutes les eaux font irruption, soit par des brèches, soit par submersion sur les digues dont le couronnement est trop bas, restent dans ces plaines et ne rentrent dans la rivière que par infiltration lorsque l'Arve est très basse. Il en résulte sur toute l'étendue de la plaine et à la porte même de la ville des dépôts d'eau stagnante dont les miasmes répandent une odeur infecte durant les chaleurs et produisent des fièvres et autres maladies". Cette description très imagée que l'on doit à l'adjudant du Génie Dompmartin (4/6/1849, ADHS 10 FS 34, 1840-49) met très clairement en évidence l'étendue du problème. Sur l'Isère dans le Grésivaudan, Roy (1927) estimait à 2070 ha l'étendue des terres fertiles transformées de manière permanente en mauvais marécage.

Agard (1942), dans un texte tout aussi imagé que le précédent décrivait la nouvelle physionomie de la plaine : "des hauteurs avoisinantes, on aperçoit l'Isère accompagnée sur ses bords immédiats d'un cortège de grands arbres, et à quelque distance par des étendues fauves de blache ou de plantes marécageuses, tandis que par endroits brillent des flaques d'eau stagnantes". Sur l'Isère dans la Combe de Savoie, Girel (1991) indique que les réajustements du chenal consécutifs à l'endiguement entraînèrent des variations significatives des niveaux moyens des aquifères et, par conséquent, des changements importants dans les groupements végétaux ou les potentialités agricoles. En dépit des travaux de colmatage qui suivirent l'endiguement, travaux destinés à gagner des terrains sur la rivière, de vastes zones humides conservèrent un caractère impropre à l'agriculture moderne. Initialement exploitée pour la blache ou les bois de four, elles ont été progressivement abandonnées et se sont embroussaillées. Elles constituent aujourd'hui une mosaïque très riche du point de vue écologique par la juxtaposition de groupements diversifiés : tourbières à Drosera, aulnaies blanches à Carex, aulnaies-
<figure><img src="image_122.png" /><figcaption>Figure 3.8 - Evolution de l'altitude du lit du Drac entre 1896 et 1975. A) Exhaussement du chenal pendant la première moitié du XXe siècle ; B) Rapide et profonde incision après 1950.</figcaption></figure>

(Source : Peiry & Nouguier, 1994).

frênaies, groupements de bois durs à orme, charme et chêne pédonculé, prairies humides (Girel, 1993).

L'extension des zones humides consécutivement à l'exhaussement du chenal ne fut pas sans conséquence néfaste sur la santé des populations locales. La stagnation de l'eau causait de graves problèmes de salubrité dans la plaine et les fièvres paludéennes sévissaient de manière endémique : dans un récent article portant sur le Rhône supérieur, le Val du Bourget et l'Isère savoyarde, Pautou, Girel et al. (1995) indiquent que, signalée en 1736, la maladie connut une véritable explosion entre 1803 et 1870. Leur étude montre clairement l'influence de la recrudescence du tressage au cours du XVIIIe siècle, puis la responsabilité de l'aménagement :

a) Dans les zones tressées, l'instabilité latérale des cours d'eau et l'exhaussement de leur lit créaient des zones basses, des arrières-marais et des marécages qui étaient autant de foyers du paludisme ; les cas de fièvre coïncidaient avec les basses-eaux de fin d'été et d'automne, lorsque les écoulements cessaient dans certains bras de tressage. Cette période correspond au développement du cycle larvaire de l'espèce vectrice, *Anopheles maculipennis*.

b) Les travaux d'aménagement des lits fluviaux et de

leur plaine d'inondation eurent également une responsabilité dans l'accroissement des cas de paludisme, les ouvriers des chantiers étant fortement touchés. On voyait exploser les cas de maladie pendant l'été, période au cours de laquelle ont construisait les digues devant barrer les chenaux secondaires. Sur l'Isère savoyarde et la Leysse, les travaux de colmatage des anciens bras gagnés par l'endiguement génèrent une forte augmentation des décès. Girel (1994) montre que dans les Alpes et la périphérie alpine, le colmatage fut une technique communément utilisée pour rendre fertiles des espaces gagnés sur les rivières. Même si les archives de chaque site n'ont pas systématiquement été analysées, on peut légitimement supposer que les bassins de colmatage furent responsables d'un accroissement du nombre de foyers de paludisme.

c) Les infiltrations à travers les digues, les submersions fréquentes en relation avec l'exhaussement des lits fluviaux, ainsi que la stagnation de l'eau dans les dépres-sions pendant plusieurs mois lors de la période de hautes eaux ont joué un rôle évident sur la propagation de la maladie. Le très grand nombre de sites où de tels proces-sus ont été observés montre que ce problème fut loin d'être anecdotique.
## 2.3) Une évidente nécessité : corriger l'impact

Face aux problèmes rencontrés, tant dans le chenal que dans la plaine d'inondation, les ingénieurs prirent rapide-ment conscience de l'impérieuse nécessité d'ajuster ou de modifier les aménagements. Leur objectif était de limiter les impacts négatifs produits par la première phase de travaux.

### 2.3.1) L'impossible maîtrise de l'exhaussement des lits fluviaux

La très grande difficulté de maîtriser le basculement des lits endigués et plus particulièrement de la zone aval exhaussée est illustrée par l'exemple de l'Arve moyenne à Bonneville. La lecture des archives indique quelles furent les principales options retenues par les ingénieurs pour tenter de corriger l'impact (Peiry, 1994) :

1. Dès 1842, on pensa rectifier le tracé du chenal en vue de d'adoucir la courbe brusque que celui-ci faisait au droit du cône alluvial du Borne (voir fig. 3.2). Ces travaux ne furent pas exécutés en raison du coût excessif des déblaiements qu'ils nécessitaient.

2. On entreprit de réduire la largeur du chenal sous le pont de Bonneville. Construit entre 1675 et 1683, puis restauré en 1753, le pont était composé de cinq arches, d'une largeur totale de 122 mètres. En 1843, on fermait l'arche de rive droite afin d'accélérer le courant. En 1849, l'Ingénieur Marsano proposait de conserver uniquement les trois arches centrales, réduisant le lit à 88 mètres de largeur. Le pont de pierre actuel à quatre arches fut inauguré en 1863 : trois arches d'une largeur totale de 71 mètres permettaient d'écouler les crues ordinaires ; une quatrième, en rive gauche, évacuait les crues débordantes.

3. On tenta de diminuer la largeur entre les digues longitudinales dans la traversée de Bonneville. L'Ingénieur Mosca, qui avait travaillé à l'aménagement de la Combe de Savoie, fit édifier une succession d'épe-rons submersibles entre les digues longitudinales, rame-nant le lit ordinaire à une largeur de 85 m au lieu de 112 m. A la suite des très fortes crues de 1852, les éperons furent détruits. Il fut décidé de ne pas les reconstruire, car lors des fortes crues, la largeur donnée au lit ne paraissait pas excessive (Rapport Ing. Impératori, 11/06/1853, ADHS 6S 283). Par la suite, on procéda à plusieurs reprises à la surélévation des digues longitudinales ; leur hauteur dans Bonneville dépassait de 3,40 mètres le niveau d'étiage.

4. On prolongea les digues vers l'aval et aménagea le confluent du Borne de manière à le faire se jeter dans l'Arve tangentiellement. L'objectif était d'éloigner la

zone de confluence de la ville afin de faciliter l'évacua-tion de la charge apportée par les deux rivières. Ces tra-vaux, dont on espérait un abaissement de 3 mètres dans la ville, ne furent réalisés qu'après l'annexion de la Savoie.

L'exemple de l'Arve illustre la grande diversité des solu-tions techniques avancées pour tenter d'enrayer l'ex-haussement. Il montre à quel point les ingénieurs de l'époque avaient du mal à maîtriser l'impact et procé-daient par essais successifs. Certaines solutions décrites sont purement conjoncturelles et liées à des particularités locales ; par contre, d'autres furent régulièrement utili-sées sur des cours d'eau connaissant des problèmes simi-laires. Sur le Drac à Grenoble, la Gresse, la Drôme et très probablement bien d'autres cours d'eau, le rehausse-ment des digues fut la solution technique la plus cou-ramment utilisée ; les matériaux étaient pris dans le chenal à l'occasion d'opérations de curage et mis en dépôt sur les digues. Sur l'Isère en amont de Grenoble, la rec-tification du tracé par recoupement des méandres fut la solution technique préconisée par les ingénieurs. Pendant le dernier quart du XIXe siècle, elle ne fut pas mise en œuvre faute de moyens financiers, mais aussi parce que la ville de Grenoble craignait que les crues soient aggra-vées. Les projets Schneider (1929) et Schneider "bis" (1947), dressés pour contrecarrer l'exhaussement et limi-ter l'inondation, reprurent l'idée du recoupement des trois grandes boucles situées en amont de Grenoble, afin de provoquer l'auto-curage par accroissement des pentes et des forces tractrices ; s'y ajoutait l'augmentation de la hauteur des digues et le dragage du lit. En fait, seuls quelques essais de dragage dans l'ombilic de Moirans ont été effectués en 1933-34 (Salvador, 1991). Les inon-dations liées à la crue de 1948 accélérèrent la procédure de maîtrise de l'exhaussement du chenal. En 1949, un projet simple et rapide était proposé : effectuer des dra-gages massifs pendant 5 ans avec mise en dépôt des gra-nulats sur les digues pour les exhausser. Des trois recou-pements de boucles préconisés dans le projet Schneider, seul le recoupement du méandre de Bois Français fut réalisé en 1967 (Chamboredon & Belli-Riz, 1968).

En dépit d'un formidable déploiement d'efforts, les lits fluviaux de beaucoup de rivières alluviales alpines restè-rent engorgés de sédiments grossiers jusqu'à la fin de la seconde guerre mondiale. Les extractions industrielles de granulats dans le chenal, lors de la grande phase d'urba-nisation des années cinquante et soixante, permirent de définitivement régler le problème de l'exhaussement des lits fluviaux alpins.

### 2.3.2) L'amélioration de la salubrité des plaines par le colmatage et le drainage

Le développement de techniques de lutte contre les remontées phréatiques dans les plaines d'inondation est
<figure><img src="image_123.png" /><figcaption>Figure 4 - Arrêtement de l'Isère moyenne dans la combe de Savoie et le Grésivaudan et impacts des aménagements.</figcaption></figure>

<caption>Figure 3.9 - Mécanismes immédiats et différés de l'impact : l'exemple de l'endigvement de l'Isère dans la Combe de Savoie et le Grésivaudan au XIXe siècle

(Source : Bravard & Peiry, 1993).</caption>
la conséquence indirecte de l'exhaussement des lits flu-
viaux (fig. 3.9). Selon que les terres étaient déjà fertiles
ou pas, les solutions adoptées différèrent :

1) Les anciens bras et bancs caillouteux furent pro-
gressivement rehaussés de sédiments fins par des colma-
tages, permettant au passage d'accroître la surface agrico-
le. Ces techniques étaient fort utilisées depuis le XVIe
siècle dans toute l'Europe : en France, Bravard & Peiry
(1993) signalent, dès cette époque, des travaux de colma-
tage de la Crau par les eaux de la Durance, via le canal de
la Crau écoulant un débit de 12 à 15 m³.s⁻¹ ; Girel (1993)
indique qu'en Italie, les Lombards et les Florentins étaient
passés maîtres dans ce type de technique. Avec les surfaces
considérables que l'endiguement avait fait gagner sur les
lits de tressage, le XIXe siècle redécouvrit l'intérêt de pro-
voquer le dépôt artificiel de limons de crue. Les ingénieurs
piémontais appliquèrent leurs techniques sur la Leysse et
la plaine du Bourget à la fin du XVIIIe siècle, puis sur l'Arc
inférieur à Aiguebelle au début du XIXe siècle. Dès 1845,
ils les développèrent sur l'Isère dans la Combe de Savoie.
Sur l'Arve, l'analyse des archives a également révélé
l'existence de projets de colmatage dans la plaine du
Fayet, sans pourtant que l'on puisse certifier qu'ils ont été
réalisés. En France, de tels travaux ont existé sur la plupart
des grands cours d'eau alpins. Ils sont décrits sur la
Romanche à Bourg d'Oisans (Allix, 1928), le Drac infé-
rieur et la Gresse (Bouchayer, 1925 ; Blanc, 1996), la

Durance et le Buëch (Bravard & Peiry, 1993 ; Gautier,
1993).

Le principe du colmatage consistait à faire circuler lente-
ment des eaux chargées de limons dans les anciennes
"brasières" pour que les matières en suspension puis-
sent se déposer. La plaine alluviale était ainsi subdivisée
en bassins qu'alimentaient des canaux et des prises d'eau
établies dans les digues (fig. 3.10) ; à l'aval, les eaux
claires étaient restituées au chenal (Girel, 1992 ; Girel,
1993 ; Girel, 1994). Les bassins étaient remplis pendant
la période des hautes-eaux estivales qui coïncide avec les
pics de transport de MES, mais malheureusement aussi
avec le cycle de développement larvaire ; cela ne fut pas
sans conséquences sur le développement du paludisme
pendant les premiers temps du colmatage. La rapidité
avec laquelle les atterrissements se produisaient dépen-
dait fortement de la concentration en MES des écoule-
ments : sur le Var vers 1860, Bravard & Peiry (1993)
indiquent que le colmatage d'un bassin de 30 ha sous une
couche de limon épaisse de 30 cm ne prit que 6 ans ; il
est vrai que des pics de concentration en MES compris
en 10 et 31 g.l⁻¹ furent mesurés à l'époque. Dans la
Combe de Savoie où des pics de concentration dépassant
10 à 15 g.l⁻¹ se produisent chaque année, Girel (1994) a
montré que l'efficacité du colmatage dépendait large-
ment du type de système utilisé ; il recense trois princi-
paux types de modalités d'inondation : a) à déversements
simultanés ; b) à déversements successifs ; c) à déverse-

<figure><img src="image_124.png" /><figcaption>Figure 3.10 - Système de colmatage Sarde établi dans la plaine d'inondation de l'Isère (Combe de Savoie) :</figcaption></figure>

a) système à déversements simultanés ;
b) système à déversements successifs
(Source : Girel, 1994).
ment combiné (voir fig. 3.10). Les études écologiques menées sur l'Isère montrent que les types de systèmes de colmatage établis à partir du milieu du XIXe siècle ont très largement conditionné la distribution spatiale des dépôts fins, notamment leur épaisseur et leur composition granulométrique. Les communautés végétales actuellement établies sur les terrains colmatés reflètent cette géographie des dépôts de colmatage. Bien qu'elles soient pour beaucoup d'implantation spontanée, elles témoignent d'un milieu dont les variables d'état (épaisseur et granulométrie des formations superficielles) sont largement artificielles. Sur la *Durance*, cours d'eau sur lequel les concentrations en MES sont parmi les plus fortes de France, l'atterrissement a été très largement facilité dans les zones de ralentissement et de contre-couants, établies en aval des épis transversaux (Bravard & Peiry, 1993). Un système de colmatage par la construction d'épis internes au système d'endiguement longitudinal (golènes) a également été utilisé sur le *Fier* (Girel, 1994).

2) Dans les zones où les formations superficielles fines étaient largement développées, la meilleure solution pour combattre la stagnation des eaux fut de dévlopper le drainage. Cette technique fut très largement appliquée sur l'Isère dans le Grésivaudan où, dès 1852, on se soucia d'assainir la plaine en creusant un vaste réseau de canaux (les "chantournes"). Les travaux débutsèrent dans la partie aval de la plaine et se poursuivirent pendant toute la seconde moitié du XIXe siècle (tab. 3.2). Malheureusement, les fréquents déversements des crues chargées de matière en suspension se produisaient au détriment de l'efficacité du système de drainage ; les limons de débordement venaient rapidement obstruer les "chantournes", ce qui nécessitait de fréquents travaux de curage. Dans la *Combe de Savoie*, le drainage des basins de colmatage et leur mise en culture furent conduits à la fin du XIXe siècle. Ces travaux suivirent la crise du phylloxera et la disparition d'une grande partie du vignoble ; ils témoignent de la réduction de la demande en blache qui était jusqu'alors utilisée pour fertiliser la vigne (Girel, 1993). Dans le *Val du Bourget*, la mise en place d'un système complexe de canaux de près de 70 km de longueur fut engagée dans le dernier quart du XVIIIe siècle : initialement prévus pour drainer et colmater les sols, il furent utilisés pendant une grande partie du XIXe siècle pour augmenter la productivité des prairies humides (lâche, jonc et roseau) ; un savant mélange d'eau chargée en éléments minéraux, issue des cours

d'eau locaux (Leysse, Hyères et Albane), et d'eau chargée de nutriments et de matière organique provenant des égouts de Chambéry était déversé selon un calendrier précis. Cette gestion permit deux récoltes par an sur les sols les plus fertiles, une grande partie de la production servant d'engrais vert pour la vigne.

Les efforts d'assainissement des plaines d'inondation portèrent leur fruit, puisque les cas de paludisme diminuèrent rapidement dans le dernier quart du XIXe siècle. En Savoie, plus aucun cas n'était recensé après 1883 (Pautou, Girel *et al.*, 1995).

En conclusion, l'étude des cours d'eau alpins montre que les ingénieurs du XVIIIe et du XIXe siècle avaient très nettement sous-estimé la difficulté d'endiguer les rivières tressées et instables occupant les plaines alluviales des Alpes du Nord. Ils ont été très rapidement confrontés à l'impact de leurs travaux, celui-ci touchant non seulement le chenal (basculement du profil en long, exhaustement du lit entre les digues), mais aussi la plaine d'inondation (remontées des niveaux phréatiques accroissant la superficie des zones humides et favorisant l'insalubrité). Il leur a fallu tenter de corriger cet impact, ce qui a fortement ralenti le rythme des travaux, renchééri le coût des aménagements et ruiné l'espoir de bien des riverains. En quelques décennies, le colmatage et le draînage des terres du lit majeur a permis de régler les problèmes d'insalubrité. En dépit des travaux engagés pour tenter de contenir les hautes eaux de printemps et les crues dans les lits endigués, les réajustements complexes du profil en long, et, en particulier, la tendance continue à l'exhaussement et à la submersion des digues, perdurèrent jusqu'à la seconde seconde guerre mondiale. Au cours des années 1950, le développement à une échelle industrielle des extractions de gravier dans le chenal inversa la tendance.

<table><caption>Tableau 3.2 - Le réseau de drainage mis en place dans la plaine du Grésivaudan, en réponse au développement de l'insalubrité et à l'exhaussement du chenal (d'après Agard, 1942).</caption><thead><tr><td>Date de construction</td><td>Chantourne</td></tr></thead><tbody><tr><td>1852-68</td><td>canal de Lancey à Domène</td></tr><tr><td>1869-73</td><td>canal Saint-Ismiers à Meylan</td></tr><tr><td>1878-80</td><td>canal du Touvet</td></tr><tr><td>1887</td><td>canal de Saint-Nazaire-les-Eymes</td></tr><tr><td>1891</td><td>drainage de la plaine du Touvet</td></tr><tr><td>1893</td><td>drainage de la plaine de Crolles</td></tr></tbody></table>
<figure><img src="image_125.png" /></figure>
# CHAPITRE 3

## L'INCISION DES RIVIÈRES DANS LES ALPES DU NORD DEPUIS LA SECONDE GUERRE MONDIALE

3.1) La distribution spatiale de l'incision

3.2) Une incision impressionnante par son intensité, son extension longitudinale et ses rythmes

3.3) Les facteurs anthropiques de l'incision des rivières des Alpes du Nord

### Résumé du chapitre 3

L'incision du chenal constitue le fait marquant de l'évolution des hydrosystèmes fluviaux nord-alpins depuis une cinquantaine d'années. Elle témoigne d'un tarissement de la fourniture sédimentaire et d'un changement des dynamiques de transit, sans précédent depuis le Moyen-Age. L'incision est impressionnante, tant par son ampleur révélée par les fortes valeurs mesurées, que par sa continuité, qu'indique sa quasi-généralisation à l'ensemble des rivières à fond mobile des grandes vallées alpines et du piémont. Les facteurs anthropiques de l'incision des rivières alpines sont nombreux et s'organisent de manière complexe. Ils se manifestent tous, à des degrés variables, par un changement de la dynamique des flux d'eau (QI) et des sédiments, en particulier des charriages (Qs). En empêchant la recharge latérale par les déplacements latéraux du chenal, l'endiguement constitue l'aménagement le plus ancien qui soit actuellement à l'origine d'un déficit de la recharge sédimentaire. "L'extinction" d'un grand nombre de torrents alpins par la Restauration des Terrains de Montagne en est une seconde cause. En interrompant les transits sédimentaires et en altérant l'hydrologie, l'équipement hydroélectrique des rivières des Alpes du Nord est à l'origine de fréquentes ruptures du *continuum* des transports solides. Les très volumineuses extractions de gravier qui, pendant plus de trente ans, ont saigné les rivières de leur charge grossière sont sans conteste la cause principale de la méta-morphose des lits fluviaux. Plus récemment enfin, les seuils sous-fluviaux construits pour stabiliser les lits incisés ont encore accru la perturbation des rivières, en tronçonnant un peu plus l'hydrosystème fluvial en unités déconnectés les unes des autres, au moins temporairement. L'analyse des principaux changements de la dynamique fluviale au cours des cinquante dernières années révèle la tendance contemporaine à la stabilisation des rivières des Alpes du Nord. Elle se traduit par la fixation des formes du chenal et leur végétalisation accélérée.
<figure><img src="image_126.png" /></figure>
## 3.1) La distribution spatiale de l'incision

Le long d'un grand nombre de rivières alpines, les endiguements édifiés au XIXe siècle ne suffirent pas à régler les problèmes de submersion des digues. Les difficultés causées par l'exhaussement du chenal ne furent véritablement solutionnées qu'avec la multiplication des extractions de graviers. D'abord considérées comme bénéfiques car permettant le désengorgement des lits fluviaux, elles conduisirent, après quelques années, à de forts abaissements des chenaux, dont les conséquences furent aussi spectaculaires que l'exhaussement d'avant 1950. Près de cinquante ans après le démarrage du processus d'incision, on en mesure aujourd'hui les effets négatifs, non seulement sur la stabilité des lits fluviaux, mais aussi sur les composantes écologiques de l'hydro système fluvial.

Des études de synthèse sur l'intensité et l'extension contemporaine de l'incision ont été menées sur un grand nombre de cours d'eau alpins et d'affluents du Rhône, depuis le début de la décennie 1990 (Landon & Piégay, 1994 ; Peiry, Salvador et al., 1994 ; Piégay, 1995 ; Landon, 1996). Toutes montrent à quel point l'incision est un phénomène généralisé qui touche une large majorité des rivières à fond mobile du bassin-versant du Rhône. Une analyse approfondie de la question sur les rivières des Alpes du Nord a révélé l'ampleur du phénomène (fig. 3.11). Même s'il n'a pas été possible de présenter un document exhaustif, toutes les rivières n'étant pas suivies de manière détaillée, la logique de la répartition spatiale de l'incision apparaît très clairement :

1) L'incision dans les Alpes du Nord est avant tout un phénomène de plaine alluviale, où les lits fluviaux coulent sur des nappes de graviers et galets qui se sont mises en place à l'Holocène. Toutes les plaines alluviales, grandes et petites, sont touchées, dès lors que les contrôles structuraux que constituent les affleurements de bedrock ne limitent pas les possibilités d'abaissement du chenal. C'est le cas des plaines alluviales de l'Arve (bassins de Sallanches, Cluses, Bonneville, Annemasse) ; de celles du *Fier supérieur* en aval de Thônes, mais aussi près d'Annecy ; de l'ensemble du cours de l'Isère dans la Combe de Savoie, le Grésivaudan, la cluse de Voreppe et l'ombilic de Moirans ; c'est aussi le cas sur le *Drac* dans la plaine de Grenoble ou sur l'Arc inférieur, en aval de la restitution hydroélectrique Isère-Arc (Randens).

2) L'incision affecte également les cours d'eau montagnards de tête de bassin-versant, aux plaines alluviales de dimension pourtant très réduite. L'exemple du *Giffre moyen* a récemment été décrit en détail (Piégay & Peiry, 1997) ; l'incision du *Drac supérieur* dans la vallée du Champsaur a également fait l'objet d'une publication spécifique (Peiry & Pupier, 1993). D'autres cours d'eau plus modestes, tels la *Romanche* dans le bassin de

Bourg- d'Oisans, l'Arc en haute-Maurienne, la *Menoge*, affluent de l'Arve, la *Filière*, affluent du Fier, les *Usses* qui confluent avec le Rhône vers Seyssel sont également atteints. D'une manière générale, l'abaissement des rivières de tête de bassin est modéré en comparaison des valeurs observées dans les grandes plaines alluviales : une chute des lignes d'eau supérieure à deux mètres est plutôt rare.

3) Certains cours d'eau ou portions de cours d'eau semblent à l'abri de l'incision. C'est le cas des *rivières encaissées de haute-montagne ou de tête de bassin-versant* (vallées étroites, gorges). Sur ces cours d'eau, les affleurements de roches résistantes (bedrock) ou la présence de matériaux dépassant la capacité de transport de la rivière (blocs issus d'écroulements, apports torrentiels grossiers) rendent impossible tout encaissement du lit. La *Dranse* sur la presque totalité de son cours, l'Isère et la *Romanche* dans leur haute vallée, le *Fier supérieur* en amont de Thônes appartiennent à ce groupe. C'est aussi le cas des *rivières encaissées dans les formations quaternaires ou la molasse tertiaire* : l'exhumation de matériaux dépassant la compétence des écoulements (formations morainiques indurées ; blocs erratiques ; bancs molassesques, que l'abrasion érode lentement...) limite très fortement les possibilités d'incision. En raison de l'encaissement de leur vallée, ces cours d'eau offraient des conditions favorables pour la construction de réservoirs et barrages hydroélectriques ; ceux-ci ont transformé les profils en long en une succession de marches d'escalier (*Fier inférieur*, *Drac moyen*, *Basse Isère*).

## 3.2) Une incision impressionnante par son intensité, son extension longitudinale et ses rythmes

L'abaissement du chenal atteint sur certains cours d'eau *des valeurs locales surprenantes* (Peiry, 1987). Sur l'Arve au Fayet, la valeur de 12 mètres a été atteinte au début des années 1980, la chute de la ligne d'eau étant même récupérée pour la production hydroélectrique à l'issue de la construction d'une micro-centrale. Sur l'Arve à Cluses, l'incision atteignait 9 à 10 mètres en 1981 ; le lit aurait continué de s'abaisser sans des mesures de correction par la construction d'une série de seuils sous-fluviaux. Une incision de 8 mètres a été mesurée sur le *Fier supérieur* à l'aval de Thônes. Celle-ci atteint la valeur record de 14 mètres, près d'Annecy. Si l'on considère maintenant non plus l'amplitude verticale de l'incision mais *son extension longitudinale*, les chiffres sont tout aussi impressionnants. Les 15 derniers kilomètres du cours du *Drac* avant qu'il n'atteigne l'Isère font apparaître un abaissement de la ligne d'eau de plus de 3 mètres. L'Isère est incisée de manière continue sur une profondeur de 2 à 4 mètres entre Albertville et Saint-Gervais, soit sur environ 80 km de son cours. Sur l'Arve,
<figure><img src="image_127.png" /><figcaption>Figure 3.11 - Localisation des principales zones d'incision le long des rivières des Alpes du Nord</figcaption></figure>

(Source : Peiry, Salvador et al., 1994).

Incision : 1/ continue ; 2/ ponctuelle ; Exhaussement : 3/ continu ; 4/ ponctuel ;
5/ Cours d'eau étudiés ; 6/ Cours d'eau sur lesquels les données ou les observations manquent
une telle incision est développée de manière continue sur près de 50 km, le territoire suisse n'échappant pas à la règle. Les rythmes de l'incision ont été particulièrement rapides : Blanic & Verdet (1975) ont mesuré des taux d'abaissement moyens de l'ordre de 20 à 30 cm.an⁻¹ sur l'Isère en amont de Grenoble, entre 1950 et 1970 ; il en fut de même sur le Drac à Grenoble (Blanchet & Brissaud, 1968). Sur l'Arve en aval de Cluses, le taux d'incision fut d'abord de 25 cm.an⁻¹ entre 1950 et 1973, puis augmenta pour atteindre 50 cm.an⁻¹ entre 1974 et 1981. Dans la plaine du Fayet, le rythme moyen de l'incision fut de 50 cm.an⁻¹ entre 1950 et 1972. A titre de comparaison, les taux d'exhaussement entre les digues au cours de la période précédente ne dépassaient pas 1 à 2 cm.an⁻¹, ce qui traduit bien le profond déséquilibre de ces rivières.

La nature du matériel affouillé a souvent joué un rôle fort. Sur plusieurs cours d'eau, l'exhumation de formations sédimentaires fines holocènes, jusqu'alors enfouies sous les galets, a très nettement accru les valeurs de l'incision par rapport à ce que l'on était en droit d'attendre (fig. 3.12) : a) sur l'Arve dans le bassin de Cluses, la rivière a exhumé des tourbes et argiles dont la mise en place finale date du début du Boréal (Peiry, 1988) ; b) il en est de même sur le Fier en aval de Thônes, les dépôts fins exclusivement minéraux demeurant non datés à ce jour. Dans ces deux cas, l'exhumation des formations fines a considérablement réduit la pente d'équilibre du chenal par rapport à ce qu'elle était sur un lit de galets : celle de l'Arve qui dépassait 0,0028 en 1912 n'était plus que de 0,0018 en 1981, le profil en long étant à cette date encore très loin d'être stabilisé. Dans d'autres situations, les chenaux ont dégagé des niveaux de résistance (nappes fluvio-glaciaires, blocs erratiques, apports torrentiels grossiers, substratum...) ; celles-ci jouent alors le rôle de points durs et limitent le processus d'abaissement par rapport à ce que les calculs prévoyaites sur des galets. De telles phénomènes ont été observés à de nombreuses reprises, notamment sur l'Arve en amont de Sallanches (Peiry, 1988), le Giffre (Piégay & Peiry,

1997), la Drôme (Landon & Piégay, 1994) ou l'Ain (Bravard, Franc et al., 1990). Les quelques exemples cités révèlent l'importance des héritages paléoenvironnementaux sur les processus géomorphologiques contemporains. Ils montrent à quel point l'analyse de l'impact doit nécessairement s'inscrire dans une compréhension du fonctionnement de l'hydrosystème à long terme, les investigations incluant l'échelle de temps multi-millénai- re.

Le jeu des héritages paléoenvironnementaux n'est pas toujours nécessaire pour que des incisions extrêmes se produisent, comme en témoignent les exemples du Fier à Annecy (-14 m) ou de l'Arve au Fayet (-12 m). Les lois de l'hydraulique fluviale peuvent suffire à expliquer de tels abaissements. Elles définissent comme critère de mise en mouvement de la charge de fond la force tractrice critique $\tau_c$ (ou force critique du courant, en N.m⁻²), évaluée à partir de la pente de la ligne d'énergie et du rayon hydraulique (Petit, 1989a ; Petit, 1989b). L'équation mathématique de la force tractrice (1), qui correspond du point de vue mécanique à la tension tangentielle s'exerçant sur le fond (force de cisaillement), est la suivante :

$$ \tau = \gamma RS \quad (1) $$

ou $\gamma$ est le poids volumique du fluide, R le rayon hydraulique et S la pente de la ligne d'eau. L'incision du chenal peut résulter d'une nette augmentation des forces tractrices $\tau^+$ (2), conditionnée par une modification des variables de l'équation :

$$ \tau^+ = \gamma \cdot (A^+ / P^-) \cdot S^+ \quad (2) $$

avec $\tau^+$ : augmentation de la force tractrice critique (N.m⁻²) ;

$\gamma$ : poids volumique de l'eau (N.m⁻³) ;

$A^+$ : augmentation de la section d'écoulement (m²)

$P^-$ : diminution du périmètre mouillé (m) ;

$S^+$ : augmentation de la pente.

<figure><img src="image_128.png" /><figcaption>Figure 3.12 - Abaissement des lignes d'eau de l'Arve entre la ville de Cluses et le confluent du Giffre. L'incision qui avoisinait 10 mètres avant l'aménagement du lit en 1983 a été accentuée par l'exhumation d'une épaisse formation fine holocène</figcaption></figure>

(Source : Peiry, 1988, modifié).
1) La diminution du périmètre mouillé (P+) est consécutif à la concentration progressive des écoulements au cours de l'incision ; cela est particulièrement net sur les rivières tressées dont la largeur est forte : a) sur l'Arve entre 1950 et 1970, la chute de la ligne d'eau s'est accompagnée d'une réduction de la largeur du chenal d'un facteur de 8 à 10, faisant passer le lit de 500 m à 50 m de largeur ; b) sur l'Isère en amont de Grenoble, le chenal calibré par les digues a lui aussi connu un rétrécissement de l'ordre de 25 à 30 %, une plaine d'inondation boisée se développant progressivement à l'intérieur même du système d'endiguement ; c) sur le Drac dans la plaine de Grenoble, la réduction de largeur, très forte dans les zones larges (-70 %), a affecté depuis le XVIIe siècle la zone aval endiguée (-19 % entre 1956 et 1981) (Peiry & Nouguier, 1994). Ce phénomène de diminution du périmètre mouillé en relation avec l'incision semble être une règle générale, comme le montrent de très nombreux autres exemples alpins (Juramy & Montfort, 1986 ; Gautier, 1994 ; Landon & Piégay, 1994 ; Piégay, 1995).

2) L'augmentation des pentes locales (S+) s'est principalement produite au cours de la phase d'extraction de graviers qui a conduit au développement de processus d'érosion régressive avec migration de zones en pente très forte ("knickzones"). Par exemple, sur le Drac inférieur, les profils en long dressés lors de la phase d'incision révèlent très clairement des pentes locales excédant 0,0050, alors que la pente du lit ne dépassait pas 0,0037 dans la zone tressée et 0,0030 dans la zone endiguée recottiligne (Peiry & Nouguier, 1994). Ce raidissement temporaire du profil en long avec le développement de vagues d'érosion régressive est un processus classique de l'incision des lits fluviaux (Schumm, Harvey et al., 1984).

3) L'accroissement de la section mouillée (A+) se manifeste beaucoup moins systématiquement que les variations des deux variables précédentes. Les causes de cette augmentation sont toujours d'origine anthropique. Cet accroissement peut être sensible sur les rivières dont l'hydrologie a été modifiée par l'exploitation des usines hydroélectriques, plus particulièrement sur celles enregistrant une augmentation de l'abondance des écoulements, dans le cadre de l'interconnexion de plusieurs bassins-versants. Par exemple, sur les 8 kilomètres localisés en amont du confluent du Giffre, le module de l'Arve moyenne est augmenté d'environ 50 % par l'aménagement hydroélectrique de Pressy (Peiry, 1988) : d'une capacité de stockage de 250.000 m³, l'ouvrage EDF a court-circué le cours naturel du Giffre. La possibilité de fonctionner en éclusées est un fait important vis à vis du phénomène d'incision : les lâchers quotidiens de l'usine de Pressy (22 m³.s⁻¹) dépassent les débits mensuels moyens de l'Arve à Cluses pendant 8 mois de l'année. D'une manière générale, l'introduction artificielle de pics dans le régime des écoulements peut avoir de

sérieuses conséquences sur la fréquence et l'ampleur des charriages et de ce fait, sur l'évolution de la morphométrie des sections d'écoulement. Les transports solides de graviers et galets sur le fond sont des phénomènes transitoires ne se produisant généralement que quelques jours par an. Les rivières ou tronçons de cours d'eau le long desquels on a artificiellement accru la fréquence des hautes-eaux (A+) voient également augmenter le nombre d'épisodes où les charriages se déclenchent. C'est en grande partie à cette modification hydrologique que l'on a attribué l'ampleur de l'incision dans la moyenne vallée de l'Arve. En Maurienne, sur le cours inférieur de l'Arc, Edouard & Vivian (1982) ont montré que des modifications hydrologiques substantielles existaient à Randens, à l'aval de la restitution Isère-Arc. Sur l'Isère dans le Grésivaudan, la restitution d'eau claire à l'usine du Cheylas, provenant de l'Arc moyen, est l'une des causes de l'abaissement des fonds observé depuis 1980 (Didier, 1994 ; Pupier, 1996) ; équipée pour turbiner un débit maximum de 228 m³.s⁻¹, l'usine est capable de doubler le débit annuel moyen de l'Isère à Grenoble (200 m³.s⁻¹).

### 3.3) Les facteurs anthropiques de l'incision des rivières des Alpes du Nord

Dans un milieu où l'aménagement date de plus d'un siècle et sur lequel la pression de l'homme s'est exercée sous des formes multiples, relier de manière univoque un impact à une cause n'offre guère de correspondance avec la réalité. Le propre d'un système est de présenter des interactions complexes entre les éléments qui le constituent ; les liens de causalité qui les unissent sont la plupart du temps très indirects et relèvent de boucles qui suivent des cycles plus ou moins longs et compliqués (Durand, 1990). Face à cette spécificité d'un système, la démarche utilisée a été d'analyser la manière dont les aménagements réalisés par l'homme ont modifié les moteurs de la dynamique des hydro systèmes, à savoir les flux d'eau (Ql) et de sédiments (Qs) et de les comparer à l'évolution enregistrée par les cours d'eau nord-alpins. L'objectif était alors de déterminer si les aménagements entrent dans des boucles de rétroaction positive et ont participé au changement, voire l'on renforcé, ou s'ils n'ont pas plutôt contrecarré l'évolution (rétroaction négative). Dans le cadre de ce travail, il a été impossible de fournir une information quantitative précise sur l'incidence de chaque type d'aménagement sur la dynamique des flux d'eau et de sédiments. Nous nous sommes limités à déterminer une direction de changement (tendance au renforcement ou à la diminution des flux) pour chacune des causes inventoriées, qu'elle soit locale (interventions directes sur le chenal) ou lointaine (actions indirectes transmettant le changement au chenal par le biais de flux d'eau et de sédiments). Cette absence de quantification n'a pas permis de classer les causes en fonction
<table><caption>Tableau 3.3 - Principaux types d'aménagements et leurs incidences sur la dynamique contemporaine des flux solides (Qs) et liquides (Ql).</caption><thead><tr><th>Type d'aménagement</th><th>1825</th><th>1850</th><th>1875</th><th>1900</th><th>1925</th><th>1950</th><th>1975</th><th>2000</th><th>Qs</th><th>Ql</th></tr></thead><tbody><tr><td>Endiguement longitudinal</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>-</td><td>na</td></tr><tr><td>Aménagement torrentiel</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Barragehydroélectrique</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Extraction alluvionnaire</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>--</td><td>na</td></tr><tr><td>Seuil sous-fluvial</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>-</td><td>na</td></tr></tbody></table>

Qs : flux solide
Ql : flux liquide

(-) indique une réduction
(- -) indique une forte réduction
(na) indique que le flux est non affecté

de l'intensité avec laquelle elles affectent la dynamique des flux. C'est pourquoi nous avons préféré adopter une logique chronologique pour les présenter (tab. 3.3).

### 3.3.1) Des endiguements longitudinaux qui empêchent la recharge latérale

Les études ont montré la généralisation de la chenalisaton par les digues à l'ensemble des Alpes françaises au cours de la seconde moitié du XIXe siècle (voir fig. 3.5). Il peut paraître paradoxal que les digues longitudinales soient aujourd'hui l'un des facteurs indirects de l'incision des rivières alpines : on a vu précédemment qu'au moment de leur construction, elles avaient plutôt engendré un accroissement de la dynamique des charriages en relation avec des réajustements du chenal. Dans le contexte d'une fourniture sédimentaire et de transits surabondants au XIXe siècle, les travaux d'endiguement furent à l'origine : a) d'une redistribution spatiale des sédiments stockés dans les lits fluviaux en relation avec les changements artificiels des puissances de transport ; b) de l'exhaussement accéléré des chenaux fluviatiles ; celui-ci se produisait déjà avant l'endiguement, mais à un rythme moins soutenu, la rivière pouvant, par ses divagations latérales, librement étaler sa charge. Dans le contexte d'abaissement des fonds qui s'est mis en place après la seconde guerre mondiale, les digues longitudinales continues ont contribué à l'établissement d'un bilan sédimentaire largement déficitaire, en supprimant les possibilités de migration latérale des lits fluviaux. Sur des cours d'eau profondément déséquilibrés, la diminution drastique des possibilités de recharge par sapement latéral peut être considérée, à court et moyen terme, comme la suppression d'une boucle de rétroaction néga-tive qui aurait pu modérer l'incision. Dans les Alpes du Nord, les rivières ont été corsetées entre des digues longitudinales insubmersibles qui sont aujourd'hui presque continues (fig. 3.13). Au cours des décennies 1970 et 1980, l'utilisation des plaines alluviales pour le passage des axes autoroutiers a très largement contribué à renforcer l'extension spatiale de l'endiguement, en supprimant les secteurs où des possibilités de divagation latérale existaient encore.

Du point du vue de la compréhension des mécanismes de l'impact, l'exemple des endiguements illustre de manière remarquable deux éléments fondamentaux que nous aurons l'occasion de redisposer ultérieurement :

a) le fait que, selon le contexte morphodynamique, un même aménagement peut avoir des effets opposés vis-à-vis de la dynamique des flux. Avant 1950, les digues contribuaient à accélérer le processus d'exhaussement en limitant l'aire potentielle de dépôt de la charge alluviale ; après 1950, dans un contexte de pénurie de charge solide, les digues ont joué un rôle inverse en empêchant la rivière d'utiliser le stock de matériaux disponible dans les nappes alluviales de fond de vallée ;

b) la nécessité de se référer à des modalités de fonctionnement ou à des aménagements anciens, donc d'évaluer la dynamique du milieu sur le long terme, lorsque l'on cherche à établir quels sont les mécanismes intervenant dans un processus d'impact.

### 3.3.2) La réussite de la politique "d'extinction" des torrents par le service de Restauration des Terrain de Montagne

Au XVIIIe et XIXe siècle, les torrents alpins jouaient un fort rôle dans l'alimentation des cours d'eau en charge solide. Pour s'en convaincre, il suffit de lire les chroniques de crues décrivant les ravages dont ils furent à l'origine (Mougin, 1914 ; Mougin, 1931). Les programmes de correction torrentielle engagés par les forestiers vers 1850 dans les Alpes du Sud et vers 1870 dans les Alpes du Nord avaient pour objectif "d'éteindre" les torrents, en modifiant les paramètres sur lesquels les ingénieurs avaient des possibilités d'action : a) le ruissellement afin de retarder la concentration des eaux de pluie, voire de retenir une partie des précipitations dans la montagne ; b) l'activité des processus géomorphologiques fournissant des débris au réseau hydrographique de versant. Toutes les composantes du système torrentiel furent progressivement traitées (Peiry, 1990) :

1) Dans la montagne, on protégea les versants dénudés et soumis au ravinement par le reboisement. On
<figure><img src="image_129.png" /><figcaption>Figure 3.13 - Principales modifications engendrées par l'homme sur les rivières des Alpes du Nord depuis le milieu du XXe siècle (Source : Peiry, Salvador et al., 1994).</figcaption></figure>

1/ Extractions de gravier de volume connu entre 1950 et 1985 ; 2/ Extractions de volume inconnu ; 3/ Réservoir hydroélectrique modifiant les flux d'eau et de sédiments (Rhône exclu) ; 4/ Usine hydroélectrique ; 5/ Principaux périmètres d'intervention du Service de Restauration des Torrents de Montagne (RTM) ; 6/ Principaux endiguements longitudinaux insubmersibles ; 7/ Cours d'eau hors étude.
réduisit l'activité des glissements de terrain par le dRAINage et les travaux de stabilisation. Ces aménagements ont été largement efficaces aux altitudes inférieures à 1800 mètres ; au-dessus, les conditions écologiques défaVORables à l'établissement de la végétation ont souvent limité les possibilités d'action (Peiry, 1988). Ballandras (1997, p. 381) place vers 2200-2400 mètres la limite supérieure actuelle des terrains "naturellement asyLVATiques".

2) Dans les chenaux d'écoulement, la correction a principalement porté sur les processus d'incision résuluant de purges sédimentaires occasionnées par les crues. En effet, des affouillements atteignant communément 8 à 10 m étaient observés ; leur incidence sur la stabilité du lit torrentiel et des versants raccordés au chenal était très forte. Les profils en long furent progressivement stabilisés et les pentes réduites par des successions de seuils et barrages, transformant les profils en long en une succession de marches d'escalier. Ces ouvrages apparaissent aujourd'hui avoir pleinement joué leur rôle, car nombreux sont les torrents des Alpes du Nord où les seuils et barrages sont actuellement enfouis sous les sédiments, témoignant ainsi d'une forte capacité de stockage de ces espaces aménagés. Les gestionnaires cherchent aujourd'hui à restaurer l'efficacité des ouvrages, les possibilités de contournement et de déstabilisation des sédiments stockés en arrière des barrages engendrant un risque d'un type nouveau, en cas de crue exceptionnelle (Peiry, 1989 ; 1990).

3) Sur les cônes de déjection, l'édification de digues et d'aires de stockage des transports solides a été complétée par des opérations de curage, depuis une vingtaine d'années. Les volumes extraits varient de 10.000 à 100.000 m³ selon les torrents, la fréquence des interventions allant de 3 à 10 ans en fonction de l'occurrence des transports solides. Ces opérations de curage, apparemment ponctuelles dans l'espace et le temps, pourraient être comptabilisées comme négligeables au regard d'un bilan sédimentaire global. L'exemple des torrents du haut-Giffre montre qu'il n'en est rien : les volumes cumulés des curages exécutés sous la responsabilité du service RTM sont de l'ordre de 1000 à 5000 m³.an⁻<fnref n="1" /> sur les principaux affluents du Giffre, et de 5000 à 10.000 m³.an⁻<fnref n="1" /> sur le chenal du Giffre lui-même ; ces chiffres sont à rapprocher des transports solides calculés sur le Giffre à Samoëns qui seraient de 50.000 m³.an⁻<fnref n="1" />. Le volume annuel des curages est compris dans une fourchette de 12 à 30 % des transports solides annuels par charriage (Piégay & Peiry, 1997).

Même s'il est impossible d'avancer des données chiffrées, il apparaît probable que la correction des bassins torrentiels les plus actifs est responsable d'une diminution considérable de la production sédimentaire, en l'espace d'un siècle.

Dans l'état actuel de l'aménagement, les débris fournis par des processus géomorphologiques artificiellement ralentis par l'action de l'homme sont soit retenus en altitude par les aménagements, soit prélevés sur les cônes de déjection. Le grand nombre de torrents traités dans les Alpes du Nord incite à penser que la correction torrentielle a largement contribué à diminuer l'entrée des flux de matière dans les cours d'eau intramontagnards et de piémont (voir fig. 3.13) ; il est aussi très vraisemblable qu'elle a changé la forme de certains hydrogrammes de crue, en modifiant les bilans hydrologiques. La réussite de la politique de restauration des terrains de montagne ne doit pas occulter le fait que les Alpes du Nord ont connu simultanément une nette amélioration des conditions climatiques, et une déprise ruraLE forte et continue pendant le dernier quart du XIXe et une grande partie du XXe siècle. Cette situation a été très favorable à la phytostabilisation naturelle d'un grand nombre de bassin-versant et n'a fait qu'amplifier la tendance amorcée par les travaux du RTM. Dans le bassin-versant de la Drôme, Bravard, Landon et al., (1997) indiquent que le nombre de torrents contribuant à alimenter le cours principal est passé de 24 à 11 entre 1946 et 1991. Si de nombreux changements sont dus à l'efficacité des reboisements du RTM<fnref n="1" />, il semble que l'incidence de la phytostabilisation naturelle sur la fourniture sédimentaire ait été insuffisamment analysée et soit à soigneusement réexaminer ; le long de la Drôme, elle pourrait être au moins aussi forte que celle résultant des actions de reboisement (Piégay, comm. orale, 1997). Ces observations vont dans le sens des résultats acquis sur des bassins peu aménagés des Alpes du Nord (Moutard, 1995 ; Ployon, 1996) (voir chap. 5).

### 3.3.3) Des ouvrages hydroélectriques qui perturbent le transit de la charge alluviale

#### A) Les étapes de l'équipement hydroélectrique alpin

L'équipement en ouvrages hydroélectriques des Alpes du Nord est le plus ancien, le plus dense et très certainement l'un des plus sophistiqués au monde. C'est sur les pentes du massif de Belledonne, à quelques kilomètres en amont de Grenoble que l'ingénieur A. Bergès fit construire la première conduite forcée, en 1870. L'énergie hydraulique fut d'abord utilisée pour la fabrication de la pâte à papier. L'invention de la dynamo par Gramme en 1870, la mise au point du moteur électrique en 1873, de l'alternateur et du transformateur en 1880, puis le premier transport de l'énergie électrique entre Vizille et Grenoble (14 km) par M. Desprès en 1883, ouvraient la voie de la transformation de l'énergie hydraulique en énergie électrique et son utilisation à des fins industrielles, puis domestiques (Vadot, 1987).

<footnote n="1">¹ Près du 1/4 des 582 km² de forêt du bassin-versant de la Drôme est géré par le service RTM.</footnote>
<table><caption>Tableau 3.4 - Typologie des aménagements hydroélectriques et quelques exemples de réalisation
(d'après Edouard & Vivian, 1984, modifié)</caption><thead><tr><td>Type</td><td>Génération</td><td>Description</td><td>Exemples d'aménagements</td></tr></thead><tbody><tr><td>1</td><td>1880-1930</td><td>Association d'une haute chute et d'un petit réservoir</td><td>Equipement "historique" du versant Nord du massif de Belledonne, vallée du Grésivaudan et de la vallée de la Romanche</td></tr><tr><td>2</td><td>1930-1970</td><td>Association d'une moyenne ou haute chute barrant un verrou et d'un réservoir de forte capacité</td><td>Barrages du Sautet, de Tignes, de Serre-Ponçon...</td></tr><tr><td>3</td><td>1930-1970</td><td>Dérivations court-cicuitant une portion de cours d'eau ou un tronçon de vallée</td><td>Dérivations Giffre-Arve, Isère-Arc, Arc-Isère, cette dernière mise en service en 1980 ayant pour particularité de pouvoir remonter l'eau par pompage dans le bassin de stockage</td></tr><tr><td>4</td><td>post. 1970</td><td>Grands réservoirs d'altitude alimentés par un réseau complexe de captages interconnectant des sous-bassins souvent très éloignés</td><td>Complexes d'Emosson, de Roselend, de Grand'Maison...</td></tr></tbody></table>

<figure><img src="image_130.png" /><figcaption>Figure 3.14 - Typologie simplifiée des aménagements hydroélectriques alpins depuis le début du XXe siècle
(Source : Peiry, Girel *et al.*, 1997, modifié).</figcaption></figure>

Edouard et Vivian (1984) ont identifié trois phases majeures successives dans l'équipement hydroélectrique des Alpes depuis le début du siècle (fig. 3.14 ; tab. 3.4) :

1) Avant 1920-30, les pionniers de la "Houille-Blanche" suivirent l'exemple de Bergès et associèrent un bassin de faible capacité, une conduite forcée de "haute chute" (dénivellation de plusieurs centaines de mètres) et une turbine placée au pied de la conduite. La faible réserve que constituait le bassin d'altitude soumettait le fonctionnement de l'usine au rythme très contrasté de l'hydrologie alpine et limitait fortement la production d'énergie. Dans les vallées, on multipliait les dérivations de l'axe principal d'écoulement avec les mêmes contraintes hydrologiques que pour les aménagements de haute chute, à l'image de l'équipement hydroélectrique de la Romanche inférieure (fig. 3.15/A).

2) Entre 1930 et 1960-70, l'équipement hydroélectrique prit essentiellement deux formes : a) les vallées les plus profondes furent barrées au niveau d'un verrou, l'aménagement combinant une haute ou moyenne chute
et un réservoir de grande capacité. Le fort pouvoir de stockage du réservoir permettait de s'affranchir partiellement des contraintes hydrologiques naturelles, en particulier de la longue période de basse eaux hivernales, et de produire du courant de manière beaucoup plus régulière. Le bassin du Drac et ses 5 réservoirs successifs correspond largement à ce type d'équipement (fig. 3.15/B) ; b) dans les auges glaciaires, on développa des ouvrages à dérivation court-circuitant des portions de cours d'eau, voire des tronçons de plusieurs dizaines de kilomètres de vallée. La réalisation de bassins de rétention de moyenne capacité a permis un fonctionnement en éclusées. L'équipement de l'Arc en Maurienne constitue l'archétype de ce mode d'aménagement.

3) Avec la décennie 1970, l'aménagement a gagné en complexité. En haute-montagne débuta l'ère des aménagements combinés associant de volumineux stockages à haute altitude et l'interconnexion de bassins-versants souvent forts éloignés par un réseau complexe de dériva-tions et de pompages à double sens. Conçus après les chocs pétroliers, ces aménagements sont destinés à la production d'énergie de pointe dans un contexte où 80 % de la production sont assurés par le parc des centrales électronucléaires. Dans la dernière génération de ces ouvrages, à l'usine hydroélectrique installée dans la val-lée au pied de la conduite forcée, est associé un second bassin de rétention d'eau. L'originalité de cet aménage-ment est la réversibilité des turbines qui l'équipent : a) en période de forte consommation, les usines de haute chute produisent de l'énergie à haute valeur économique ; b)

pendant la nuit, la surproduction d'origine nucléaire est utilisée pour remonter l'eau dans les réservoirs d'altitude par pompage, permettant en principe au système d'être indépendant des rythmes hydroclimatiques.

Ces différentes catégories d'ouvrages hydroélectriques, dont l'expansion s'est principalement produite après 1950, ont affecté et perturbent encore de manière com-plexe la géomorphologie fluviale des vallées alpines. Leur incidence vis-à-vis de l'incision des lits fluviaux résulte de deux types de processus : a) de l'interruption du continuum des transports solides grossiers par les bar-rages ; ce phénomène peut être qualifié d'irréversible pendant la durée de vie de l'ouvrage, le barrage présen-tant une barrière physique infranchissable pour les trans-ports solides ; b) de la perturbation du charriage par l'at-ténuation des contrastes saisonniers qui caractérisent l'hydrologie alpine, elle-même réversible car susceptible d'être atténuée si on rétablit les débits de prise en charge des matériaux.

### B) Des barrages qui bloquent la charge de fond

La rupture du continuum sédimentaire par les barrages est un classique de la littérature géomorphologique fais-sant le point sur les impacts de ce type d'aménagement (Petts, 1984 ; Williams & Wolman, 1984). Le long du cours de l'Ain, Bravard, Franc et al. (1990) ont montré que la chaîne d'ouvrages hydroélectriques qui équipe le cours d'eau bloque totalement la fraction granulomé-trique supérieure à 250 microns. Les vidanges de bar-

<figure><img src="image_131.png" /><figcaption>**Figure 3.15 -**
**Schéma hydraulique de la Romanche et du Drac en amont**
(Source : Peiry & Nouguier, 1994).</figcaption></figure>
rages périodiquement pratiquées sur les grands réservoirs français concernent plus une remise en mouvement de la fraction habituellement transportée en suspension qu'une mobilisation de la charge grossière ; même si les vannes de fond sont ouvertes, les sédiments grossiers sont piégés sous une forme deltaïque en queue de retenue et ne sont généralement pas concernés par les manoeuvres de chasse. Dans les zones où la fourniture sédimentaire est forte, ce piégeage affecte des quantités considérables de matériaux : Salvador (1991) rapporte que le volume de sédiments déposé dans la retenue du Sautet, sur le Drac supérieur, entre 1930 et 1935, aurait atteint 13 Mm³ (370.000 m³.an⁻¹) ; sur le Rhône franco-suisse, les suivis du comblement de l'ouvrage de Verbois par les gestionnaires a révélé que, selon les conditions hydrologiques de l'année, le volume des dépôts variait de 400.000 à 1.000.000 m³.an⁻¹ (Bruschin, 1987 ; Peiry, 1988) ; la quasi-totalité provient de l'Arve.

L'incidence de la rupture du continuum sédimentaire sur l'incision est simple à comprendre : en aval des barrages, le bilan sédimentaire est caractérisé par un déficit d'apports. La rivière compensate ce déficit par la prise en charge des matériaux dont elle dispose sur place ; elle les trouve principalement sur le fond de son lit, qu'elle affouille lorsque les débits lâchés par le barrage dépassent le seuil de mise en mouvement des sédiments. Les études réalisées à l'aval des ouvrages ont montré l'appariation rapide d'un pavage du lit venant atténuer l'incision (Williams & Wolman, 1984) : les graviers, plus fréquemment mis en mouvement que les galets, sont les plus facilement exportés ; les éléments les plus grossiers voient alors leur proportion relative s'accroître, favorisant ainsi la mise en place d'une carapace plus ou moins fortement imbriquée qui protège le fond du chenal de l'érosion.

Le blocage du transit par les barrages peut, sous certaines conditions hydrologiques, être largement attenué et diffréré dans le temps : sur le Drac, le barrage le plus aval (Notre-Dame-de-Commiers) fonctionne avec une dérivation et laisse ordinairement dans l'ancien lit un débit réservé de 1,5 m³.s⁻¹ (Peiry & Vivian, 1994) ; le chenal naturel court-circuité continue de recevoir les crues, en tout cas la fraction de débit dépassant la capacité d'équipement de l'usine hydroélectrique (95 m³.s⁻¹). Une longue période sans crue entre 1964, date de mise en service de l'aménagement, et 1993, date à laquelle une crue décennale de 525 m³.s⁻¹ s'est écoulée dans le chenal naturel, a en quelque sorte figé l'évolution géomorphologique du lit court-circuité (voir infra). Les déversées qui se sont produites depuis la crue d'octobre 1993 ont déclenché le processus d'incision. Il se manifeste par une tendance à la concentration des écoulements et des abaissements de l'ordre du 50 cm ont été mesurés sur plusieurs centaines de mètres, en aval du barrage. Les études réalisées sur les aménagements de la vallée du Rhône

(Chautagne, Miribel-Jonage, Donzère-Mondragon), qui fonctionnent également avec des dérivations, ont montré que le Drac en aval de Notre-Dame-de-Commiers était un cas particulier ; les lits court-circuités étudiés ont tous enregistré en quelques années de profonds changements de la dynamique des fonds lorsqu'ils écoulent régulièrement des crues (Poinsart, 1992 ; Klingeman, Bravard et al., 1994).

### C) Des changements hydrologiques qui modifient les conditions de mise en mouvement de la charge de fond

La modification des rythmes hydrologiques par les ouvrages hydroélectriques vient se superposer au blocage des sédiments par les barrages. A chaque type d'ouvrage, ou presque, correspondent des conséquences hydrologiques particulières, si bien qu'une synthèse s'avère difficile à réaliser. Les impacts hydrologiques ayant été décrits en détail par les auteurs cités, nous en rappellerons les principales caractéristiques ; puis nous chercherons à analyser l'incidence des changements de la dynamique des flux d'eau sur les transports solides :

1. Dans les parties sommitales de l'hydrosystème, les captages implantés dans le cadre des interconnexions complexes ont eu pour conséquence de profondément réduire les écoulements sur l'émissaire principal des basins versants d'altitude. La diminution des débits affecte fortement la fourniture sédimentaire provenant des processus géomorphologiques montagnards : sur l'Isère supérieure, par exemple, les complexes de la Girotte, de Roselend et du Chevril bloquent les apports dans les têtes de bassin-versant. Sur l'Arve et le Giffré, le complexe d'Emosson dérive les apports de la haute montagne englacée, la charge séparée de l'eau par des dégrilleurs étant laissée dans les talwegs asséchés (Gaudet, 1973). Cette absence de transit de la charge et son maintien dans la montagne par assèchement des lits affectent nécessairement les bilans sédimentaires de la haute-montagne et, par contrecoup, des cours d'eau de vallée.

L'exemple de l'aménagement d'Emosson montre que ce phénomène peut être réversible : en juillet 1996, de forts transports solides ont été observés, à l'occasion d'une crue de l'Arve qui a gravement inondé Chamonix. Certains riverains ont mis en cause les travaux effectués depuis plusieurs mois sur le réseau de captages alimentant le réservoir d'Emosson. Ils auraient conduit à stopper les dérivations et à la remettre en eau des talwegs partiellement court-circuités depuis l'aménagement. Outre le surplus d'eau occasionné par l'arrêt des captages, la remise en service du réseau de drainage naturel, dans lequel les sédiments se sont accumulés sous l'effet d'autres mécanismes que les processus fluviatiles (avalanches, apports de versant...), pourrait avoir engendré un accroissement de la fourniture sédimentaire alimentant le chenal de l'Arve. Cet exemple montre, de toute évident-
ce, la nécessité de ne pas laisser les chenaux court-circuités à l'abandon, leur équilibre géomorphologique étant non seulement lié aux débits qu'ils écoulent, mais aussi au volume des sédiments qui s'y accumule (Peiry, 1990).

2- Dans les vallées, les ouvrages hydroélectriques affectent les écoulements à tous les pas de temps, des modules interannuels aux débits horaires (fig. 3.16). Les travaux de H. Vivian sur les changements hydrologiques affectant les rivières alpines lui ont permis de distinguer deux catégories d'impacts sur les écoulements : a) les débits sont qualifiés de **résiduels** lorsqu'ils sont très profondément perturbés par les ouvrages ; b) lorsque la perturbation est moindre, les débits sont seulement qualifiés d'influencés (Vivian, 1986 ; 1989 ; Peiry & Vivian, 1994 ; Vivian, 1994) :

a) Certains tronçons court-circuités sont parcourus de débits résiduels qui, le plus souvent, sont nettement inférieurs au débit minimum légal servant actuellement de référence (1/10e du module), tout simplement parce que les aménagements sont antérieurs à la législation. L'exemple du Drac court-circuité en aval de Notre-Dame-de-Commiers en constitue le parfait exemple : au pied du barrage, le débit réservé ne dépasse pas 3 % du module interannuel du Drac à Avignonet. Le régime de la section court-circuitée, comme d'ailleurs la courbe des débits classés, traduisent remarquablement le tarissement des écoulements dans cette portion de cours d'eau (fig. 3.17 ; tab. 3.5). Sur ces types d'aménagements, les crues continuent de circuler, souvent intégralement, dans le lit court-circuité ; dans le lit du Drac en aval de Notre-Dame-de-Commiers, par exemple, la crue bicentennale calculée par la méthode du Gradex par EDF est de 1850 m³.s⁻¹. Comme l'ont montré Edouard & Vivian (1982), la vallée de la Maurienne est très largement touchée par ce type de perturbations hydrologiques.

b) Sur d'autres cours d'eau ou tronçons de rivières où les changements hydrologiques se combinent de manière complexe d'amont en aval, les débits sont seulement influencés par rapport à l'écoulement de référence. La nature et l'intensité de l'influence des ouvrages dépend très largement du type d'aménagement et de sa position

dans la chaîne des ouvrages, si bien que toute tentative de généralisation est fortement réductrice. Cependant prévaut une tendance à l'atténuation des contrastes saisonniers de l'hydrologie alpine, excès qui en faisaient d'ailleurs l'originalité ; cela tient bien évidemment à la fonction des ouvrages de produire des kWh lors des pics de consommation hivernaux. Sur la Haute-Isère et l'Arc, les aménagements hydroélectriques sont très clairement à l'origine de l'accroissement des débits lors des basses eaux hivernales, période pendant laquelle les stocks constitués dans les réservoirs sont turbinés ; inversement au printemps, la tendance à la rétention dans les réservoirs des écoulements issus de la fusion nivale provoque une diminution souvent marquée de l'abondance estivale (Edouard & Vivian, 1982 ; 1984). A un pas de temps plus réduit, le fonctionnement en éclusée des ouvrages, y compris ceux dont la capacité de rétention est limitée, se traduit par des variations journalières du débit et des lignes d'eau marquées : sur l'Isère à Grenoble, par exemple, les lâchers de l'usine du Cheylas située environ 30 km en amont sont potentiellement capables de doubler le module en quelques heures (200 m³.s⁻¹) ; actuellement, les consignes d'exploitation de l'usine sont de limiter les lâchers à une valeur de 150 m³.s⁻¹, ce qui se traduit quand même par des variations du niveau d'eau de 1,00 m à 1,50 m en 3 à 4 heures (Bois, 1993).

Les recherches hydrologiques les plus récentes ont porté sur l'impact des ouvrages sur les crues (Pupier, 1996 ; Vivian & Pupier, 1996). Deux grands bassins versants ont plus particulièrement été étudiés, l'Isère et le Drac en amont de Grenoble. Les résultats sont très clairs : les ouvrages hydroélectriques n'ont aucun effet sur les crues rares (f>10 ans). Sur l'Isère en amont de Grenoble, cela est très aisé à comprendre, l'équipement hydroélectrique du bassin-versant étant essentiellement constitué de dérivations sans volumineux bassins de rétention ; quelques grands réservoirs existent mais trop hauts dans les bassins versants pour être capables d'écrêter significativement les crues. Ce résultat peut apparaître plus surprenant sur le Drac où les retenues du Sautet et de Monteynard cumulent à elles deux un volume utile de 280 Hm³. En fait, les volumes d'eau mobilisés par une crue rare sont sans commune mesure avec la capacité de stockage de réservoirs, ceux-ci n'étant d'ailleurs pas

<caption>Tableau 3.5 - Fréquence de dépassement des débits caractéristiques avant et après la construction du barrage de Notre-Dame-de-Commiers (Avignonet, 1939-61 : débits influencés par le Sautet ; 1965-96 : déversés du barrage de Notre-Dame-de-Commiers).</caption>

(Source : d'après les données d'EDF, Energie-Alpes et Usine de St-Georges-de-Commiers).

<table><thead><tr><th>Débits classés du Drac moyen</th><th>≥ 132 m³/s</th><th>≥ 67 m³/s</th><th>≥ 43 m³/s</th><th>≥27 m³/s</th><th>≥ 8m³/s</th></tr></thead><tbody><tr><td>Avant les barrages (1939-61)</td><td>10 j/an<br>(DC10j)</td><td>90 j/an<br>(DC3)</td><td>180 j/an<br>(DC6)</td><td>270 j/an<br>(DC9)</td><td>355 j/an<br>(DCE)</td></tr><tr><td>Après les barrages (1965-93)</td><td>0,5 j/an</td><td>3,2 j/an</td><td>7,2 j/an</td><td>11,6 j/an</td><td>17,6 j/an</td></tr></tbody></table>
<figure><img src="image_132.png" /></figure>

**Figure 3.16** - Artificialisation des débits dans les Alpes du Nord à tous les pas de temps ; l'exemple du bassin de l'Isère en amont de Grenoble : 
A) Diminution des modules (d'après les données de Vivian, 1994) ; B) Transformation des débits moyens journaliers classés (Source : Besson, 1992, modifié) ; C) Fluctuations des niveaux horaires en relation avec les lâchers des usines hydroélectriques (d'après les données transmises par Ph. Bois, ENSHM Grenoble).
<figure><img src="image_133.png" /><figcaption>**Figure 3.17 - A/ Débits classés déversés en aval du barrage de Notre-Dame-de-Commiers (moyenne 1965-96).**
En moyenne, le débit journalier n'est supérieur à 3 m³.s⁻¹ que 20 j.an⁻¹ ; pendant 35 j.an⁻¹, un débit de 3 m³.s⁻¹ s'écoule dans le chenal court-circuité afin de soutenir la nappe captée alimentant Grenoble en eau potable ; au-dessus de la valeur de 60 j.an⁻¹, le débit est invariablement de 1,5 m³.s⁻¹ (Source : Peiry & Vivian, 1994, actualisé) ; B/ Régime hydrologique du Drac avant et après la construction du barrage de Notre-Dame-de-Commiers
(Source : Peiry & Vivian, 1994, actualisé).</figcaption></figure>

conçus pour écrêter les crues mais pour produire de l'hydroélectricité. Les résultats sont à nuancer pour les crues plus fréquentes ($f \approx 10$ ans) : a) sur l'Isère, la période postérieure à l'équipement (1951-93) est marquée par l'absence de débits supérieurs à 700 m³.s⁻¹ au mois de mai. D'après Pupier (1996), il pourrait s'agir de l'effet des réservoirs, en début de remplissage à cette période de l'année, et qui écrêteraient une partie des écoulements de fusion nivale ; b) sur le Drac, l'effet des retenues conjuguées de Monteynard/Notre-Dame-de-Commiers est très clairement perceptible sur les crues d'occurrence inférieure à 10 ans (Vivian & Pupier, 1996). Leur inci-

dence a d'ailleurs pu être établie à l'occasion de la crue décennale d'octobre 1993 dans le lit court-circuité de Notre-Dame-de-Commiers (fig. 3.18) : lors du premier pic de la crue, une réduction d'environ 170 m³.s⁻¹ a été obtenue par le jeu conjoint de la rétention d'eau dans la retenue et le maintien actif de la dérivation vers l'usine hydroélectrique (Peiry & Vivian, 1994). Ainsi, les gestionnaires disposent d'une petite marge de manoeuvre et peuvent dans une certaine mesure, gérer leur réserve de manière à écrêter les crues courantes. Cette opération ne présente pas de grosse difficulté pour les crues de principaux, période où les réserves sont au plus bas ; la capa-

<figure><img src="image_134.png" /><figcaption>**Figure 3.18 - Hydrogramme de la crue du 8-9 octobre 1993**
(Source : Peiry & Vivian, 1994)</figcaption></figure>
cité d'écritement est nettement plus réduite en automne, période à laquelle les réservoirs sont remplis en prévision de la saison de production hivernale.

L'incidence des changements hydrologiques artificiels sur les transports solides par charriage est un phénomène particulièrement difficile à cerner, d'autant plus que chaque cours d'eau ou tronçon de cours d'eau présente des conditions particulières. Sur les rivières naturelles, les transports de fond sont tributaires de conditions hydrologiques susceptibles de provoquer le mouvement des graviers et galets, mais aussi de la composition granulométrique des fonds et de la présence ou non d'un pavage stabilisateur. Un moyen d'appréhender les mouvements de charge de fond est de recourir aux puissances spécifiques (3) qui représentent le travail effectué ou la perte d'énergie par m² de chenal (W.m⁻²).

$$ \omega_0 = \gamma \cdot Q_b \cdot S/L \quad (3) $$

où $Q_b$ est le débit à plein bord (m³.s⁻¹), S la pente et L la largeur du lit (m). Les études réalisées sur divers cours d'eau ont montré que le transport se produit pour des valeurs de $\omega_0$ très variables, notamment en raison de la nature des matériaux transportés (granulométrie, imbrication...):

- Sur *l'Ourthe*, dans les Ardennes belges (B.V. 2640 km², débit à plein bord de 300 m³.s⁻¹), F. Petit a observé des mouvements de charge de fond pour des puissances spécifiques $\omega_0$ relativement faibles de 40 à 50 W.m⁻² (Petit, communication personnelle). Par ailleurs, les récentes recherches entreprises sur les transports solides du *canal de Miribel*, en amont de Lyon, indiquent que du matériel grossier est transporté dès 440 m³.s⁻¹ (environ 1/3 du débit de débordement $Q_b$; occurrence 40 j.an⁻¹), le transport se généralisant dès 580 m³.s⁻¹ (0,44 $Q_b$; 27 j.an⁻¹) (Petit, Poinsart *et al.*, 1996). Les auteurs indiquent que cette fréquence du transport est nettement plus forte que celle généralement admise. Ils l'expliquent essentiellement par la faible dimension du matériel composant le lit et l'absence de pavage protecteur. Sur ce type de cours d'eau, un écrètement artificiel des hautes eaux couvrantes et des crues fréquentes par des barrages hydroélectriques pourrait effectivement conduire à un ralentissement substantiel des déplacements de la charge de fond et à une forte diminution des tonnages annuels transportés.

- Sur le Rhône court-circuité de Chautagne, les déplacements de galets sont beaucoup moins fréquents. D'après les calculs réalisés sur la base de mesures de terrain, le charriage débuterait dans le chenal habituellement occupé par les basses eaux pour un débit atteint en moyenne 3 j.an⁻¹ (1420 m³.s⁻¹) ; pour un débit de 2100

m³.s⁻¹ (1 journée tous les 10 ans), 50 % seulement des sites où un calcul a été effectué seraient soumis au charriage (Klingeman, Bravard *et al.*, 1994).

Sur les rivières des Alpes du Nord, la modulation des régimes par les ouvrages hydroélectriques peut modifier notablement la dynamique des transports solides :

a) **En diminuant le nombre de jours où les puissances spécifiques dépassent le seuil d'un transport par charriage**, sur les rivières où les forts débits sont très affectés par l'aménagement : la fréquence de mise en mouvement des galets est ainsi diminuée ; cela crée des discontinuités spatiales dans le régime des transports solides et compromet l'alimentation en matériaux des tronçons situés à l'aval de la zone dont l'hydrologie est perturbée. Nous avons déjà évoqué le cas du Drac court-circuité de Notre-Dame-de-Commiers où les forts débits sont désormais rares (Peiry & Vivian, 1994) (voir fig. 3.17). Sur *l'Arc à la Saussaz, l'Isère à Moutiers et l'Isère à Aigueblanche*, les hautes eaux de fusion ont été fortement affectées par les aménagements hydroélectriques : sur l'Isère à Moutiers, le tableau 3.6 donne un aperçu de la diminution des fréquences de certains débits seuils, au fur et à mesure que l'équipement du bassin-versant amont progressait. Tous les aménagements hydroélectriques ne semblent pas engendrer une perturbation aussi forte des hautes-eaux : la *dérivation Arc-Isère* mise en service en 1980 prive l'Isère de 30 % de son module (45 m³.s⁻¹) entre le confluent de l'Arc et la restitution du Cheylas (Vivian, 1994) (fig. 3.19) ; cependant, si les fréquences des débits de fin de printemps et d'été continuent d'être affectées par l'aménagement pour le DC₁₀jours, elles le sont beaucoup moins pour les autres débits caractéristiques (tab. 3.6). Les transports solides se produisant au plus quelques semaines par an, cette modification des plus fortes valeurs pourrait suffire à perturber notablement les transits de charge de fond ; il est d'ailleurs à noter que depuis une quinzaine d'année, l'Isère dans la Combe de Savoie subit une phytostabilisation accélérée de ses bancs de galets.

b) **En accroissant le nombre de jours par an où les puissances spécifiques dépassent le seuil du transport solide.** C'est le cas *sur les rivières où les portions de rivière localisées en aval de restitutions hydroélectriques* qui augmentent artificiellement le débit naturel par le rejet d'eau claire. La déstabilisation des fonds entraîne alors d'importantes reprises d'incision : nous avons évoqué plus haut l'incision de *l'Arve moyenne* en aval de la restitution de Pressy ; sur *l'Isère*, la restitution du Cheylas est à l'origine d'un basculement du profil en long de plusieurs décimètres qui s'est manifesté en moins de 15 ans (A.D. Isère-Drac-Romanche, 1993). Les matériaux grossiers, exportés sur plusieurs kilomètres en aval de la restitution, s'accumulent en aval du pont de Brignoud.
<figure><img src="image_135.png" /><figcaption>Figure 3.19 - Dérivation hydroélectrique Arc-Isère et perturbation du régime hydrologique à Saint-Jean-de-Maurienne (d'après Vivian, 1994 & Pupier, 1996).</figcaption></figure>

<table><caption>Tableau 3.6 - ISÈRE, stations de MOUTIERS et de PONT-ROYAL ; évolution de la fréquence (%) des débits dépassant respectivement le DC₁₀jours, DC₁mois et le DC₃mois. Seuls, les mois de fort débit naturel ont été sélectionnés (mai à août). Les débits caractéristiques ont été calculés sur l'ensemble de la période de mesure (Moutier, 1903-1986 ; Pont-Royal, (1965-90) (Extrait de Besson, 1992).</caption><thead><tr><th></th><th>MOUTIERS</th><th>mai</th><th>juin</th><th>juillet</th><th>Août</th><th></th><th>PONT-ROYAL</th><th>mai</th><th>juin</th><th>juillet</th><th>Août</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="3">DC10jours<br/>&gt;67,6 m3/s</td><td>1903-25</td><td>19,6</td><td>48,4</td><td>21,2</td><td>2,0</td><td rowspan="3">DC10jours<br/>&gt;334 m3/s</td><td>1965-79</td><td>14,5</td><td>20,7</td><td>11,1</td><td>1,6</td></tr><tr><td>1939-53</td><td>9,9</td><td>3,4</td><td>15,1</td><td>0,6</td><td>1980-90</td><td>7,6</td><td>16,4</td><td>7,3</td><td>0,3</td></tr><tr><td>1954-86</td><td>1,8</td><td>10,7</td><td>1,8</td><td>1,0</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td rowspan="3">DC1mois<br/>&gt;51,1 m3/s</td><td>1903-25</td><td>39,6</td><td>79,2</td><td>48,8</td><td>15,3</td><td rowspan="3">DC1mois<br/>&gt;268 m3/s</td><td>1965-79</td><td>30,6</td><td>36,7</td><td>29,1</td><td>7,6</td></tr><tr><td>1939-53</td><td>24,3</td><td>57,1</td><td>34,0</td><td>8,4</td><td>1980-90</td><td>25,2</td><td>38,2</td><td>16,4</td><td>1,5</td></tr><tr><td>1954-86</td><td>6,8</td><td>25,1</td><td>8,1</td><td>4,6</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td rowspan="3">DC3mois<br/>&gt;33,6 m3/s</td><td>1903-25</td><td>72,7</td><td>97,3</td><td>89,5</td><td>63,1</td><td rowspan="3">DC3mois<br/>&gt;187 m3/s</td><td>1965-79</td><td>69,1</td><td>68,4</td><td>62,7</td><td>30,6</td></tr><tr><td>1939-53</td><td>54,4</td><td>89,1</td><td>62,0</td><td>30,8</td><td>1980-90</td><td>66,5</td><td>72,1</td><td>41,3</td><td>10,3</td></tr><tr><td>1954-86</td><td>23,9</td><td>48,0</td><td>33,6</td><td>19,3</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

### 3.3.4) L'extraction dans le chenal d'énormes quantités de matériaux alluvionnaires

Les extractions de graviers dans le chenal sont sans conteste la cause principale de l'incision récente des rivières alpines. De nombreux prélèvements ont été exécutés dans le lit des rivières depuis la fin du XIXe siècle,

notamment à l'occasion de la construction des voies ferroviaires, très gourmandes en matériaux. Dans la grande majorité des cas, ces extractions sont restées d'ampleur modérée (photo 3.1). Elles se sont développées au début des années cinquante avec l'extension des villes et des voies de communication le long des vallées. Les extractions furent d'autant plus intenses que l'extrême abon-
dance de cette charge avait causé d'énormes inconvénients depuis le milieu du XIXe siècle (exhaussement et submersion des digues - voir P3, § 2.2). La charge alluviale stockée dans les chenaux fluviatiles paraissait ainsi être une manne perpétuellement renouvelable, dans laquelle on pouvait puiser impunément. Les prélèvements de granulats ont constitué une ressource financière avouée ou occulte pour nombre de collectivités riveraines qui souhaitaient, en même temps, régler les problèmes d'inondation des terres de lit majeur. De ce point de vue, leurs espérances ont été comblées car nombreux sont les tronçons de cours d'eau pour lesquels la crue centennale n'est aujourd'hui plus débordante ! Plusieurs types d'extractions furent menés, souvent conjointement :

a) Le plus aisé consistait à faire descendre des engins sur les bancs de galets en période de basses eaux et à racler les matériaux. De telles techniques ont été utilisées sur des rivières telles que le Drac, l'Isère, l'Arve (Blanic, 1981 ; Peiry, 1988 ; A.D. Isère-Drac-Romanche, 1993). Le long des rivières présentant un tressage actif et une zone exondée très large, les extractions étaient exécutées directement par prélèvement dans le chenal, éventuellement à l'abri d'une levée alluvionnaire (photo 3.2) (Peiry & Pupier, 1993).

b) Le long des rivières ou des sections de rivières canalisées, les graviers étaient extraits préférentiellement par des dragages localisés en postes fixes. Cette technique créait de profondes souilles d'extraction qui se remplissaient régulièrement lors des périodes de transport solide. Elles constituaient aussi des barrières infranchissables pour la charge de fond, accentuant d'autant le déficit sédimentaire à l'aval.

Quelles qu'aient été les techniques utilisées, les volumes extraits furent énormes, provoquant des érosions régressives et des érosions par déficit d'apport provenant de l'amont. Il s'est avéré particulièrement difficile de réunir des chiffres sur l'ensemble des cours d'eau des Alpes du Nord, à la fois parce que les données sont éparpillées dans de multiples rapports et de nombreux services administratifs, mais aussi parce qu'elles sont entourées d'une certaine confidentialité. Par ailleurs, de nombreux témoignages indiquent que les valeurs réelles excèdent presque systématiquement les volumes des autorisations. Vérifier les chiffres collectés n'est pas chose aisée ; cela a pu être fait sur les rivières pour lesquelles les valeurs de l'incision sont connues avec une bonne précision et pour lesquelles un bilan sédimentaire précis peut être calculé. La carte des volumes extraits, bien que n'étant pas un document exhaustif, témoigne de l'ampleur du phénomène entre 1950 et 1985 (voir fig. 3.13). Sur l'Isère entre 1949 et 1968, 9 Mm³ auraient été prélevés sur le tronçon Goncelin-Domène. Sur le Drac dans la plaine de Grenoble, les données issues des archives de la Direction Départementale de l'Equipement indiquent l'extraction de 7 Mm³ de granulats entre 1950 et 1972 ; une carte pré-

cise des principales zones d'extraction a pu être dressée (fig. 3.20) (Peiry & Nouguier, 1994). Celles-ci se sont accompagnées d'un déstockage massif et d'une redistribution dans l'espace de la charge alluviale : lors d'un essai de bilan sédimentaire sur l'Arve pour la période 1950-1985, Blanc, Pinteur et al. (1989) ont estimé les extractions à 2,5 Mt pour la fraction < 0,2mm et 17,5 Mt pour la fraction > 0,2mm. En plus des extractions, les ajustements du chenal consécutifs aux prélèvements auraient remanié 6 Mt de fines (fraction < 0,2 mm) et 15 Mt de graviers et galets (fraction > 0,2 mm) ; cela conduit approximativement à doubler le chiffre des prélèvements. Sur le Fier supérieur, les études hydrauliques réalisées au début des années 1980 admettaient le même rapport entre les prélèvements effectifs et le remaniement des fonds consécutif aux extractions.

Le long de beaucoup de cours d'eau, les extractions de caractère privé ont été interdites au cours de la décennie 1970 et ont effectivement cessé au cours des années 1980. Malgré tout, certains travaux d'intérêt national justifient encore leur poursuite : sur l'Isère, la construction de l'autoroute A49 Grenoble-Valence fut à l'origine d'un dragage de 1,2 Mm³ dans l'ombilic de Moirans (Salvador, 1991). Les autorisations de curage se multiplient depuis quelques années : bien que portant sur des volumes réduits (quelques centaines à quelques milliers de m³), les curages constituent un moyen de détourner la réglementation et l'accroissement de leur nombre participate au déficit des transports solides. Sur les rivières de tête de bassin-versant où la proximité des sources sédimentaires maintient de volumineux transits, des extractions subsistent (Arve chamoniarde, Drac supérieur...). La poursuite de la construction des infrastructures de communication (autoroute Sisteron-Grenoble, autoroute de Maurienne, TGV transalpin) n'incite guère à l'optimisme.

### 3.3.5) Des seuils sous-fluviaux qui bloquent les transits de charge de fond

Pour tenter de résoudre le problème de l'incision, les ingénieurs hydrauliciens édifièrent des seuils sous-fluviaux. Une large gamme d'ouvrages fut expérimentée dès le début des années 1980 : seuils avec chute et fosse de dissipation de l'énergie, seuils-radiers. Leur rôle est multiple : a) ils constituent des points durs du profil en long dont le but est de bloquer les processus d'érosion régressive ; b) ils rehaussent artificiellement les lignes d'eau, ce qui présente un intérêt hydrogéologique et écologique, en permettant notamment de limiter l'impact d'une trop grande incision sur la ripisylve du corridor fluvial ; c) ils concentrent la dissipation de l'énergie hydraulique dans la zone de chute, ce qui a pour objectif d'atténuer les érosions et l'incision sur les lits demeurés naturels. Progressivement, des ouvrages de correction ont barré les rivières des Alpes du Nord, transformant leur profil en long en une succession de marches d'esca-
<figure><img src="image_136.png" /><figcaption>Figure 3.20 - Extraction de graviers sur le Drac aval entre 1950 et 1972</figcaption></figure>

(Source : Peiry & Nouguier, 1994, modifié).

liers : on ne compte pas moins de 5 seuils sur l'Arve moyenne, entre Cluses et Bonneville (environ 20 km) pour un montant qui dépassait 200 millions de francs en 1990.

Dans un contexte de très forte pénurie des transports solides, ces ouvrages, que l'on peut assimiler à des barrages de faible hauteur, ont un impact, au moins pendant un temps, en bloquant la charge et accroissant le déficit des apports en provenance de l'amont. Par exemple, les nombreux seuils sous-fluviaux qui barrent le Drac et l'Isère dans la traversée de Grenoble bloquent les transports solides déjà très altérés par les extractions, à tel point que les sédiments grossiers ne parviendraient plus au confluent Drac-Isère (Salvador, 1991). Par ailleurs,

l'expérience montre que ces ouvrages ne suffisent pas toujours à enrayer l'incision : sur l'Arve en aval de Cluses (photo 3.3), les fondations d'un seuil construit en 1983 sont affouillées d'environ 1,50 m, ce qui conduit à s'interroger sur l'opportunité de construire un contreseuil protégeant le premier ouvrage.

En définitive, dans les Alpes du Nord, le fait marquant de la deuxième moitié du XXe siècle est la tendance à la généralisation de l'incision des rivières. Elle témoigne d'une très nette diminution des flux sédimentaires, en particulier des charriages (fourniture et transit), et de l'alération à des degrés divers de l'hydrologie. Les multiples aménagements de rivière participent à des degrés divers et de manière plus ou moins directe à l'incision des cours d'eau, par les perturbations de la dynamique des flux qu'ils engendrent. Dans le contexte de pénurie des transits sédimentaires dont nous sommes les témoins aujourd'hui, les digues construites au XIXe siècle empêchent les érosions latérales et la recharge en graviers et galets. Le succès de la politique de contrôle de la torrentialité, entreprise dans le dernier quart du XIXe siècle, intervient également de manière indirecte, au niveau des flux d'eau comme de la fourniture sédimentaire. En interrompant le continuum amont-aval des transports solides, l'équipement hydroélectrique alpin a une place dans cette évolution de la géomorphologie fluviale. Les très volumineuses extractions de graviers, qui pendant plus de trente ans ont exploité le stock alluvial lentement accumulé au fil des siècles, sont sans conteste la cause principale de l'incision contemporaine des rivières. Plus récemment enfin, les seuils sous-fluviaux, construits pour bloquer l'incision, ont accru le tronçonnement des cours d'eau en compartiments déconnectés les uns des autres, au moins temporairement.

Après quelques décennies d'ajustement complexe, dont une phase de très forte instabilité verticale, les études de géomorphologie fluviale témoignent que nous sommes aujourd'hui dans une période d'accroissement de la stabilité des rivières. Souvent, les aménagements la renforcent en supprimant les degrés de liberté des lits fluviaux (latéral et vertical, principalement). Comme nous allons le voir dans le chapitre suivant, cette phase de stabilisation se manifeste par une tendance à la fixation des formes du chenal, à leur végétalisation par la forêt alluviale et à la descente d'espèces collinéennes dans les lits endigués.
<figure><img src="image_137.png" /></figure>
<figure><img src="image_138.png" /><figcaption>Photo 3.1 - ARVE. Extraction de sable sur l'Arve à Genève, au début du XXe siècle (Collection : J.-L. Peiry).</figcaption></figure>

<figure><img src="image_139.png" /><figcaption>Photo 3.2 - DRAC SUPERIEUR. Extrac-tion de gravier dans le chenal, à l'abri d'une levée alluvionnaire (Cliché : N. Pupier, 1995).</figcaption></figure>

<figure><img src="image_140.png" /><figcaption>Photo 3.3 - ARVE. Seuil sous-fluvial bloquant l'érosion ré-gressive en aval de Cluses. L'ouvra-ge, construit en 1983, était affouillé 10 ans plus tard, comme en témoigne le dégagement des fonda-tions (Cliché : J.-L. Peiry, 1993).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_141.png" /></figure>
# CHAPITRE 4

## LA TENDANCE CONTEMPORAINE AU DÉVELOPPEMENT DE LA VÉGÉTATION DANS LES LITS FLUVIAUX

4.1) La végétalisation du chenal à l'aval d'un ouvrage hydroélectrique : l'exemple du Drac en aval de Notre-Dame-de-Commiers.

4.2) Le développement végétal du Drac dans la plaine de Grenoble

### Résumé du chapitre 4

Depuis un quinzaine d'années tout au plus, l'accroissement de la stabilité des lits fluviaux nord-alpins se traduit par la tendance à la végétalisation du chenal, à l'instar de ce qui se passe sur les cours d'eau de piémont (Piégay, 1995 ; Bravard, Franc et al., 1990). Une rivière comme le Drac, dont la dynamique des transits de charge de fond et d'eau est profondément perturbée par l'homme, est touchée de plein fouet par la biométamorphose du chenal : a) dans le tronçon court-circuité à l'aval de l'ouvrage de Notre-Dame-de-Commiers, le manque cruel d'épisodes hydrologiques morphogènes au cours des 30 dernières années a conduit à la fermeture presque complète du chenal par une dense forêt alluviale. Cette végétation pose des problèmes si l'ancien chenal doit évacuer une crue de grande ampleur (1500 m³.s⁻¹ et plus). En effet, l'expérience de la crue décennale d'octobre 1993 a montré que des dégâts majeurs à la forêt alluviale sont à craindre. L'exportation d'énormes quantités de bois flotté dans la traversée de Grenoble accroît très sérieusement le risque d'inondation de la ville ; b) dans la plaine de Grenoble où l'hydrologie est pourtant moins perturbée, la phytostabilisation des formes du chenal est toute aussi préoccupante. L'analyse pluvidisciplinaire des conditions de développement de la végétation indique que la métamorphose du paysage fluvial traduit un changement profond des conditions écologiques procédant d'un changement du style fluvial (passage d'un lit tressé à un lit unique méandriforme). Elle se traduit par la mise en place d'unités "espace-temps" qui ont la capacité de mémoriser les caractéristiques de la dynamique fluviale de référence (morphométrie des chenaux, modalités de dissipation de l'énergie cinétique, composition granulométrique du substrat), et celles résultant des impacts anthropiques (approfondissement de la nappe, modification des modalités de dissipation de l'énergie cinétique...). Il en résulte une capacité d'innovation, c'est à dire à produire des unités paysagères jamais vues au bord de la rivière, au moins depuis plusieurs siècles.
<figure><img src="image_142.png" /></figure>
Les études réalisées sur l'évolution récente des cours d'eau de vallée, plus ou moins fortement affectés par les activités humaines, indiquent fréquemment la tendance au développement de la végétation dans les lits fluviaux. Sur l'Ain, le passage du tressage à une dynamique de méandrage, voire de chenal fixe a conduit à la colonisation par la forêt des surfaces abandonnées par le cours d'eau (Fagot, Gadiolet et al., 1989 ; Bravard, Franc et al., 1990 ; Marston, Girel et al., 1995). Piégay (1995, p. 106) précise qu'une "forêt alluviale est née entre 1945 et 1990 sur les rivières de piémont telles que l'Ain, l'Ardèche et l'Ouvèze" au détriment de la bande d'activité fluviale, la ripisylve de chacune de ces rivières présentant malgré tout une évolution spécifique au cours des vingt dernières années. Les études en cours ou récemment réalisées sur l'Isère (Didier, 1992 ; 1994 ; Pautou & Girel, 1994 ; Pautou, Girel et al., 1996) et le Drac supérieur et inférieur (Peiry & Pupier, 1993 ; Peiry & Nouguier, 1994 ; Peiry & Vivian, 1994 ; Pautou, Peiry et al., 1997) confirment cette tendance à la végétalisation, la particularité de ces deux rivières n'étant pas seulement la colonisation des espaces gagnés sur le chenal (plaine d'inondation récente), mais la fixation des bancs de graviers autrefois mobiles et leur "biométamorphose" (Piégay, 1995) en îles stables et végétalisées. Les études de cas réalisées sur les rivières intralpines et de piémont indiquent que les corridors fluviaux subissent une évolution se traduisant simultanément par : a) une extension de leur surface au détriment de la zone occupée par le chenal ; b) une tendance au remplacement des séquences végétales pionnières par des forêts alluviales de bois durs infiltrées à des degrés divers par des essences collinéennes (Pautou, Girel et al., 1996).

Les parties qui suivent présentent les principaux résultats de trois études de cas réalisées sur la végétalisation du Drac inférieur. La première s'intéresse à la colonisation du chenal à l'aval de l'ouvrage hydroélectrique de Notre-Dame de Commiers, dans un contexte de diminution dras-tique des flux hydriques ; les deux suivantes concernent plus spécifiquement la dynamique de colonisation de l'an-cienne bande active de tressage et des bancs de galets sur le Drac dans la plaine de Grenoble, à la suite de change-ments majeurs affectant la dynamique de charriage (fig. 3.21).

## 4.1) La végétalisation du chenal à l'aval d'un ouvrage hydroélectrique : l'exemple du Drac en aval de Notre-Dame-de-Commiers

Le barrage de Notre-Dame de Commiers, réservoir hydroélectrique le plus en aval de la chaîne des barrages du Drac, a pour effet de démoduler les débits turbinés par l'usine du Monteynard (338 m³.s⁻¹) et de restituer des écoulements qui soient plus proches du module inter-annuel (48 m³.s⁻¹). Mis en service en 1963, l'ouvrage a court-circuité les 8 derniers kilomètres de vallée par un tunnel percé dans la montagne, la restitution de débit s'opérant un peu en amont du confluent Drac-Romanche. Depuis cette date, le débit habituel du tronçon court-circuité est de 1,5 m³.s⁻¹. Les crues sont pourtant susceptibles de se produire avec la même intensité que par le passé : les services de la Direction Technique Générale (DTG) d'EDF ont estimé à 1600 m³.s⁻¹ le débit de la crue centennale, par la méthode du GRADEX ; dans le meilleur

<figure><img src="image_143.png" /><figcaption>Figure 3.21 - Localisation des secteurs d'étude sur le Drac inférieur.</figcaption></figure>
<table><caption>Tableau 3.7 - Quelques caractéristiques morphologiques et hydrologiques du Drac "naturel" au droit du barrage de Monteynard.</caption><thead><tr><td>Surface B.V. à Avignonet</td><td>Pente du lit</td><td>Module interannuel (1939-1961)</td><td>Débit de la crue centennale</td><td>Largeur moyenne du chenal</td></tr></thead><tbody><tr><td>2007 km²</td><td>0,0067</td><td>48 m³.s⁻¹</td><td>1600 m³.s⁻¹</td><td>300 m</td></tr></tbody></table>

des cas (prise d'eau fonctionnelle lors de la crue), le tunnel pourrait diminuer de 95 m³.s⁻¹ la valeur de la crue centennale transitant dans le tronçon court-circuité, ce qui représente bien peu de chose au regard de l'intensité de l'événement.

Le barrage hydroélectrique a eu pour double effet de réduire de manière spectaculaire les contraintes hydrauliques dans la section court-circuitée et de tirer les apports sédimentaires aussi bien en charge de fond qu'en matière en suspension, le grand réservoir de Monteynard (C.U. : 185 Hm³) constituant un décanteur particulièrement efficace. Le profond changement de la dynamique des flux a eu pour impact de provoquer la biométamorphose du chenal, la végétation profitant d'une période d'une trentaine d'années sans forte crue pour conquérir la presque totalité du chenal naturel du Drac. L'objectif de cette étude est triple : a) présenter ce qu'était la dynamique du cours d'eau avant l'aménagement hydroélectrique ; b) analyser la biométamorphose du chenal ; c) décrire comment le nouveau lit réagit aux crues transitant dans la section court-circuitée.

### 4.1.1) Le Drac avant l'aménagement hydroélectrique : un tressage très actif ne permettant pas une installation durable de la végétation

Cours d'eau à pente forte (> à 0,006) et à l'hydrologie abondante (q=24 l.s⁻¹.km⁻²) et contrastée (Qmax_mens/Qmin_mens = 2,56), le Drac naturel présentait encore au milieu du XXᵉ siècle un vigoureux style en tresses (photo 3.4). Dans la partie encaissée de la vallée, le chenal occupait tout le fond de vallée, soit une largeur moyenne de 300 mètres ; il conservait une largeur identique en aval du pont de la Rivoire où la valée s'élargit fortement. Les fréquents déplacements latéraux des bras en eau occasionnés par chaque hausse un peu marquée du débit empêchaient que la végétation colonisant les bancs de galets ne dépasse les stades pionniers (fourrés de saules et de peuplier noir). Une analyse diachronique de la dynamique du chenal a été réalisée sur la base des photographies aériennes de 1948 et 1956 (fig. 3.22). La caractéristique des rivières tressées est d'avoir une fond très plat et des berges topographiquement peu marquées, ce qui ne facilite pas la délimitation du chenal. Certains auteurs ont tendance à limiter le chenal aux parties immergées du lit, ce qui, sur une rivière tressée où la topographique est peu contrastée et les espaces exondés majoritaires, présente une réelle ambiguïté (Peiry & Pupier, 1993). Nous avons donc considéré comme faisant partie du chenal l'ensemble des zones sur lesquelles l'eau exerce une action érosive fréquente (bras en eau

et plages de galets nus) à l'occasion des crues courantes (Q₁ à 3 ans) ; celles-ci ont d'ailleurs pour effet de submerger les bancs et de donner au cours d'eau la physionomie d'une rivière à lit unique (Schumm, 1977 ; Schumm, 1985). Dans la littérature spécialisée, on donne très fréquemment le nom de bande active au chenal des rivières tressées.

La cartographie du chenal du Drac en 1948 et 1956 montre que ses dimensions résultent d'un équilibre entre les forces érosives dues aux écoulements et aux déplacements de la charge de fond et la colonisation par la végétation des plages moins exposées à l'énergie cinétique. Les ajustements de la dimension du chenal mis en évidence par la cartographie diachronique en sont la preuve (fig. 3.22 et fig. 1.17) :

1) La situation de 1948 traduit l'état du cours d'eau à la suite d'une succession d'années sèches (décennie 1940-49), au cours desquelles les crues ont été plutôt rares et de faible intensité.

2) L'état du chenal en 1956 enregistre la réponse du chenal à une courte période de forte hydraulicité marquée par des débits moyens annuels (Qm₁₉₅₁ = 78 m³.s⁻¹ ; Qm₁₉₅₅ = 68 m³.s⁻¹) dépassant nettement le module inter-annuel et surtout des débits forts qui persistent pendant un assez grand nombre de jours consécutifs (voir tab. 3.8). L'année 1948, dont le module avoisine la moyenne, connaît la plus forte crue enregistrée à Avignonet avec un débit moyen de 520 m³.s⁻¹ le 19 juin, la durée de l'épisode étant cependant très courte par rapport aux autres événements cités (Peiry & Vivian, 1994).

<table><caption>Tableau 3.8 - Les crues de la période 1940-1955 : débits journaliers maximums et séquences de jours consécutifs de débits supérieurs à un seuil donné (d'après les données fournies par EDF-DTG, Grenoble).</caption><tr><td>Juin 1941</td><td>5-29 juin<br>le 5 juin</td><td>Q≥ 200 m³/s<br>357 m³/s</td></tr><tr><td>Mai 1951</td><td>6-24 juin<br>27 mai-3 juin<br>le 27 et 28 mai</td><td>Q≥ 140 m³/s<br>Q≥ 160 m³/s<br>370 m³/s</td></tr><tr><td>Novembre 1951</td><td>9-15 novembre<br>19-24 novembre<br>le 20 novembre</td><td>Q≥ 150 m³/s<br>Q≥ 170 m³/s<br>420 m³/s</td></tr><tr><td>Juin 1955</td><td>16 juin au 4 juillet<br>7-11 juin<br>le 8 juin</td><td>Q≥ 120 m³/s<br>Q≥ 150 m³/s<br>384 m³/s</td></tr></table>
<figure><img src="image_144.png" /><figcaption>Figure 3.22 - Dynamique du chenal du Drac entre la presqu'île de Commiers et la Romanche. A) Régime hydrologique ; B) Débits classés ; C) Style fluvial en tresse du chenal ; D) Evolution amont-aval du profil en long et de la pente du chenal (1913) ; E) Modifications affectant le chenal au cours de la période 1948-1955
(Source : Peiry & Vivian, 1994).</figcaption></figure>
La comparaison des deux situations permet d'analyser les conséquences de l'accroissement de l'hydraulicité sur la morphométrie du chenal. Elle montre une progression sensible de la surface du chenal, surtout sur le tronçon amont (fig. 3.22/Œ et fig. 1.17) : a) en amont du pont de la Rivoire où la rivière, encaissée dans une vallée étroite, dispose de capacités de débordement limitées, d'actives érosions se produisirent, détruisant la couverture végétale pionnière sur 27 % de la surface du chenal (184 ha) ; dans le même temps, la phytostabilisation des bancs ne concerna qu'un peu moins de 8 % de cette même surface ; b) en aval du pont de la Rivoire, où la vallée s'élargit fortement, la rive droite subit principalement l'érosion. Toutefois celle-ci fut moindre que dans la zone amont (accroissement de 2 % de la surface du chenal (234 ha), certainement en raison de la perte d'énergie engendrée par les débordements dans la plaine d'inondation. Au cours de la même période, des modifications semblables de la morphométrie du chenal furent observées sur le Drac dans la plaine de Grenoble (Pautou, Peiry et al., 1997). Des processus de même nature mais de plus grande ampleur ont pu être également analysés sur l'Ouvèze, à l'occasion de la crue dramatique du 22 septembre 1992 (Piégay, 1993 ; Piégay, 1995). Il nous a aussi été donné de les étudier récemment sur l'Arc d'Aix-en-Provence (Peiry & Vautier, 1997).

### 4.1.2) Le Drac après l'aménagement hydroélectrique : l'envahissement progressif du chenal par la végétation et une très inquiétante réduction de la capacité d'écoulement

La mise en service du barrage de Notre-Dame-de-

Commiers (1963), puis de l'usine hydroélectrique de Saint-Georges-de-Commiers en 1964 a occasionné, nous avons déjà eu l'occasion de l'écrire plus haut, une réduction drastique des circulations d'eau dans la section court-circuitée. Une analyse des débits journaliers maximums a été faite ; la littérature spécialisée s'accorde à reconnaître que ces événements sont ceux qui façonnent la géométrie du chenal sur les rivières à fond mobile. Alors que des crues toutes aussi fortes que par le passé sont censées pouvoir s'écouler dans le lit court-circuité, les débits journaliers maximums ont enregistré une baisse très sensible (fig. 3.23). Celle-ci témoigne de l'impact de la chaîne de réservoirs sur les crues courantes et, très probablement aussi, d'une période de 3 décennies au cours de laquelle les crues furent de moindre ampleur. Deux crues rapprochées d'une amplitude supérieure à la moyenne de la période 1939-1961 se sont produites depuis 1993, accélérant considérablement l'évolution du lit (voir infra).

La conséquence de la réduction du transit hydrique dans la section court-circuitée a été une très forte végétalisation du chenal (fig. 3.24). Ce phénomène est un impact très classique à l'aval des réservoirs hydroélectriques (Williams & Wolman, 1984 ; Debano & Schmidt, 1990 ; Pautou, Girel et al., 1992). L'originalité du Drac inférieur est l'absence totale de traitement du problème pendant plus de trente ans par les gestionnaires de la retenue, alors que cette végétation constitue aujourd'hui une menace indéniable pour la ville de Grenoble en cas de crue majeure. A cours de dix premières années qui ont suivi la fermeture du barrage, la tendance principale a été la colonisation végétale des surfaces auparavant occu-

<figure><img src="image_145.png" /></figure>

Figure 3.23 - Changements affectant le débit journalier maximum entre 1939 et 1996. La mise en eau du barrage (1963) s'est traduite par une très forte diminution des transits. Une longue période sans crue supérieure à 100 m³.s⁻¹ marque les années 1980 à 1992 ; seulement 3 événements ont dépassé 250 m³.s⁻¹ au cours de 33 dernières années dont deux rapprochés en 1993 et 1995.
<figure><img src="image_146.png" /><figcaption>Figure 3.24 - Transformation du lit court-circuité du Drac en aval de la retenue de Notre-Dame-de-Commiers.
A) Vue en plan de la bande active ; B) Réduction de la surface du chenal</figcaption></figure>

(Source : Peiry & Vivian, 1994).

pées par le chenal, la densification du recouvrement et l'accroissement de la biomasse aérienne se faisant plutôt lentement ; la grande sécheresse des graviers du Drac particulièrement filtrants n'est pas étrangère à cette dynamique. Il n'en demeure pas moins qu'en 1975, la surface de la bande active avait diminué d'environ 200 ha sur l'ensemble de la section court-circuitée (47 % de la surface de 1956) (fig. 3.24/D). Après 1975, les surfaces végétalisées ont continué à croître à un rythme plus lent, le changement résidant essentiellement dans la densification de la couverture végétale et l'augmentation de la

biomasse. En 1987, la réduction de la superficie du chenal initial atteignait approximativement 70 %. Dans les années qui ont suivi, elle a continué de progresser lentement en amont du pont de la Rivoire, où la pousse de la végétation est facilitée par un niveau phréatique peu profond, soutenu par de nombreuses sources provenant des versants ; la progression fut beaucoup plus lente en aval du pont de la Rivoire où les conditions de sécheresse sont extrêmes.
### 4.1.3) La crue du 8-9 octobre 1993 et ses conséquences géomorphologiques

Avec un débit maximum instantané de 525 m³.s⁻¹ dans la section court-circuitée, la crue du 8-9 octobre 1993 constitue le plus fort événement hydrologique observé depuis la mise en eau du barrage de Notre-Dame-de-Commiers (Peiry & Vivian, 1994) (photo 3.5) ; sa valeur est cependant loin d'être exceptionnelle et n'excède que de très peu la fréquence décennale. Marquée par deux pics successifs respectivement écrêtés de 175 et 95 m³.s⁻¹ par le jeu des rétentions dans les réservoirs (voir fig. 3.18), la crue fut brève, son temps de base n'excédant pas 24 heures. La conjonction d'un fort débit et de l'inadaptation du chenal court-circuité à l'écoulement d'une crue de l'ampleur de celle d'octobre 1993 s'est traduite par d'importants changements géomorphologiques ; ils ont agi comme une "sonnette d'alarme" auprès des gestionnaires de l'aménagement hydroélectrique. Le phénomène majeur fut la tendance au rétablissement partiel de la capacité d'écoulement du lit court-circuité. Il a pris deux formes :
a) un arrachage massif de la forêt alluviale et son exportation vers l'aval, beaucoup de débris étant piégés dans le barrage de Saint-Egrève, en aval de Grenoble ;
b) d'importants remaniements des fonds engendrant de volumineux transits de charge de fond.

L'exploitation des missions photographiques de 1992 (Sintégra) et de 1996 (IGN) agrandies au 1/10.000e a permis une analyse relativement fine des dégâts occasionnés à la ripisylve, notamment de calculer les surfaces forestières arrachées par les écoulements de crue (fig. 3.25). Sur les 9 premiers kilomètres de chenal (80 % du tronçon court-circuité), on a évalué à environ 40 ha la surface des groupements arbustifs et forestiers détruits par la crue (4,4 ha/km de chenal). Deux principaux types

de processus de destruction de la forêt alluviale ont été observés :

a) des érosions de berge et des affouillements se sont produits le long de l'axe principal d'écoulement et ont provoqué le déracinement et le basculement des arbres dans le lit. Les forts surcroissements du chenal occasionnés par le passage de l'onde de crue ont très largement contribué à ce phénomène. Il a été d'autant plus efficace que la profondeur d'enracinement de la végétation est généralement faible, ceci étant lié à la nature des espèces végétales composant la ripisylve, au caractère très gros-sier et filtrant du matériel alluvial (galets), et à la présence de la nappe phréatique à faible profondeur. Les processus d'érosion ont probablement été renforcés par l'absence de sédiments fins en surface de la plaine alluviale. Sur l'Isère, on a pu montrer que les formations superficielles fines renforcent la cohésion du matériel alluvial, et facilitent l'enracinement et la mise en place d'un appareil racinaire protecteur. L'absence de dépôts fins tient au style fluvial tressé du Drac avant la construction des barrages. Elle provient également du piégeage de la charge en suspension dans la succession des réservoirs du Drac, les eaux qui transitent dans la section court-circuitée ne fournissent pas de sédiments fins au lit majeur lors des périodes d'inondation.

b) Les écoulements de crue ont très largement utilisé le réseau d'anciens bras du système tressé. Une partie des arbres arrachés dans le lit principal et pris en charge par les écoulements de crue est venue former de volumineux embâcles en tête des bras secondaires. La pression exercée par l'eau contre ces embâcles a progressivement couché la forêt alluviale dans l'axe de l'écoulement, les accumulations de bois agissant un peu à la manière d'un bulldozer. Dans certains bras secondaires, la durée et la puissance de la crue ont été insuffisantes pour que le che-

<figure><img src="image_147.png" /><figcaption>Figure 3.25 - Cumul amont-aval des surfaces pour lesquels des arrachages massifs de végétation ont été observés lors de la crue du 8-9 octobre 1993.</figcaption></figure>
nal soit totalement rouvert. Les embâcles que l'on peut encore observer sur le site témoignent du front de pro- gression du déboisement au moment de la décru.

Les photographies aériennes ont également permis d'évaluer les changements en plan occasionnés par la crue. La mesure, tous les 100 mètres, de la largeur de la bande active, individualise une succession de tronçons homogènes (fig. 3.26 ; tab. 3.9). A l'exception des abords du pont et du seuil de la Rivoire, où la géométrie du chen- al est figée par des aménagements lourds, et d'un tron-çon de 600 mètres le long du canal de fuite de l'usine de Saint-Georges-de-Commiers, un fort élargissement du chenal a partout été enregistré (+40 m). C'est entre les kilomètres 3,0 et 4,4 que la rivière a connu le plus fort élargissement (+80 mètres en moyenne, localement +130 mètres). Cette zone coïncide avec un secteur de stockage massif de la charge de fond mise en mouve- ment au pied du barrage et sur les kilomètres suivants. Ce dépôt est à mettre en relation avec le fort étalement des flux de crue et la très forte diminution des vitesses

d'écoulement. Diverses causes sont à l'origine de cette chute brutale de la compétence de l'écoulement : a) le contrôle aval du profil en long exercé par le seuil de la Rivoire ; b) les extractions effectuées dans le chenal à la fin des années 1980 et l'ouverture d'un vaste plan d'eau en rive droite, juste en amont du pont routier. La zone où les remaniements ont été les plus intenses, ainsi que les anciennes gravières, ont également joué le rôle de pièges pour la charge de fond, si bien qu'une quantité très limi- tée de matériaux charriés a franchi le seuil. Cet espace a également été particulièrement propice au blocage d'em- bâcles lors de la décru (photo 3.6).

## 4.2) Le développement végétal du Drac dans la plaine de Grenoble

Une étude interdisciplinaire approfondie des change- ments géomorphologiques et phytoécologiques<fnref n="1" /> du Drac dans la plaine de Grenoble a été entreprise depuis 1993

<table><caption>Tableau 3.9 - Evolution amont-aval de la largeur du chenal pour chacun des tronçons au comportement homogène.</caption><thead><tr><th>Localisation (km 0 au barrage)</th><th>Largeur en 1992 (m)</th><th>Largeur en 1996 (m)</th><th>Δ Largeur (m)</th></tr></thead><tbody><tr><td>0-0,4</td><td>123</td><td>170</td><td>+47</td></tr><tr><td>0,5-2,9</td><td>24</td><td>59</td><td>+35</td></tr><tr><td>3,0-4,4</td><td>42</td><td>122</td><td>+80</td></tr><tr><td>4,5-5,1</td><td>63</td><td>63</td><td>0</td></tr><tr><td>5,2-7,8</td><td>29</td><td>66</td><td>+37</td></tr><tr><td>7,9-8,6</td><td>64</td><td>84</td><td>+20</td></tr><tr><td>8,7-9,0</td><td>93</td><td>184</td><td>+91</td></tr></tbody></table>

<figure><img src="image_148.png" /><figcaption>Figure 3.26 - Evolution de la largeur du chenal court-circuité entre 1992 et 1993. Pour l'essentiel, les change- ments observés sont dus à la crue du 8-9 octobre 1993 ; la crue plus faible de 1995 n'a provoqué que des retouches limitées.</figcaption></figure>

<footnote n="1">¹ Les déterminations floristiques citées dans le texte ont été faites par J. Girel du Laboratoire de Biologie Alpine, UJF.</footnote>
(voir fig. 3.21) (Blanchard, 1994 ; Peiry & Nouguier, 1994 ; Pautou, Peiry et al., 1997). Elle a donné lieu à des travaux de différente nature : cartographie physionomique diachronique pour évaluer les changements, cartographie géomorphologique et phytoécologique détaillée (1/10.000e), investigations de terrain visant à relier la nature des séries végétales aux conditions écologiques<fnref n="2" />. Le Drac dans la plaine de Grenoble est une rivière où la dynamique des flux a été fortement altérée par les perturbations d'origine anthropique : comme nous avons déjà eu l'occasion de l'exposer, les débits sont influencés par la présence de réservoirs hydroélectriques ; les transports solides ont été profondément modifiés par les changements artificiels de la géométrie du chenal (endiguement) ou la chenalisation résultant de l'extraction de 7 Mm³ de gravier entre 1955 et 1970 (environ 440.000 m³.km⁻¹).

### 4.2.1) Une métamorphose géomorphologique et biogéographique du chenal et de la plaine d'inondation en moins de trente ans

La végétalisation contemporaine du lit du Drac est l'illustration de la réponse complexe de l'hydrosystème (Schumm, 1977 ; Schumm, Harvey et al., 1984) à la profonde modification des flux d'eau et de sédiments. En amont de Pont-de-Claix, l'étude de l'évolution physionomique du chenal a été faite sur la base de l'analyse de 5 instantanés régulièrement échelonnés entre 1948 et 1994 (fig. 3.27). En aval de Pont de Claix, 7 états du chenal et de la plaine d'inondation ont été dressés entre 1926 et 1992 afin de suivre avec précision son évolution (tab. 3.10)

#### A) 1948-1956, une dynamique fluviale active interdisant une colonisation végétale durable

En amont de Pont de Claix en 1948 et 1956, les photographies aériennes ont permis d'individualiser trois niveaux de colonisation arbustive du chenal et de ses abords immédiats : a) des bancs de galets connaissant un

début de colonisation ; b) des communautés pionnières ouvertes ; c) des fourrés denses. Des herbacées colonisaient les bancs de galets, en même temps qu'un niveau d'arbustes épars composé de Populus nigra, Alnus incana et de fourrés de saules tels que Salix eleagnos, S. daphnoides, S. alba ou viminalis croissaient sur les plages de gravier et de sable. Le style fluvial était tressé, la largeur du chenal atteignant couramment 300 à 500 mètres. Au cours de cette décade, les crues contrôlaient à la fois la dynamique fluviale et l'établissement des communautés alluviales boisées. Ceci est illustré par une succession de petits événements suivis d'une crue décennale, en juin 1956, qui détruisirent la végétation la plus exposée ; nous avons déjà évoqué plus haut leur rôle morphogène. En dépit de ces crues, la végétation de quelques petites zones mieux protégées ne fut pas affectée, leur ampleur et leur fréquence n'étant pas assez forte pour toucher la plaine alluviale dans son ensemble. La principale conclusion de cette analyse de la dynamique de référence est que le système tressé était tellement actif qu'une plaine d'inondation évoluée, présentant des formations superficielles épaisses et des communautés de bois dur, ne pouvait pas se former.

En aval de pont de Claix, le chenal n'était tressé que sur environ deux kilomètres dans un secteur de forte largeur entre digues, la rivière entrant ensuite dans la section canalisée depuis le XVIIe siècle (fig. 3.28/A et B). La totalité de la largeur entre digues était alors occupée par le lit vif, des bancs latéraux mobiles alternés occupant une large partie du chenal. Dans la section tressée, une végétation de fourrés denses se développait exclusivement en dehors du lit vif et occupait environ 20 % de la superficie moyenne entre digues (fig. 3.28/C, tronçons 1 à 5) ; dans la section endiguée (tronçon 6 à 12), la végétation était quasiment absente des bancs mobiles, si ce n'est localement, sous la forme de communautés pionnières très ouvertes.

<table><caption>Tableau 3.10 - Sources documentaires utilisées sur le Drac dans la plaine de Grenoble, en amont et en aval de Pont-de-Claix.</caption><thead><tr><td>Date</td><td>Localisation</td><td>Type de document</td><td>Source</td></tr></thead><tbody><tr><td>1926</td><td>Aval Pont de Claix</td><td>Carte topographique, 1:20.000</td><td>IGN</td></tr><tr><td>1948</td><td>Amont et aval Pont de Claix</td><td>Photo aérienne NB, 1:30.000</td><td>IGN</td></tr><tr><td>1956</td><td>Amont et aval Pont de Claix</td><td>Photo aérienne NB, 1:30.000</td><td>IGN</td></tr><tr><td>1966</td><td>Aval Pont de Claix</td><td>Carte topographique, 1:25.000</td><td>IGN</td></tr><tr><td>1975</td><td>Amont Pont de Claix</td><td>Photo aérienne IR, 1:15.000</td><td>IGN</td></tr><tr><td>1981</td><td>Amont et aval Pont de Claix</td><td>Photo aérienne NB, 1:30.000</td><td>IGN</td></tr><tr><td>1988</td><td>Aval Pont de Claix</td><td>Aéroposter de Grenoble, 1:10.000</td><td>IGN</td></tr><tr><td>1992</td><td>Aval Pont de Claix</td><td>Photographie aériennes couleur, 1:5.000</td><td>Clichés SINTEGRA</td></tr><tr><td>1994</td><td>Amont Pont de Claix</td><td>Photographie aériennes couleur, 1:5.000</td><td>Clichés SINTEGRA actualisés sur le terrain</td></tr></tbody></table>

<footnote n="2">² Analyse de la dynamique des flux hydriques et sédimentaires, dissipation de l'énergie cinétique lors des crues, profondeur de la nappe phréatique, nature du substrat, texture et épaisseur des formations superficielles.</footnote>
<figure><img src="image_149.png" /><figcaption>Figure 3.27 - Changement de la physionomie du Drac entre 1948 et 1994, en amont de Pont-de-Claix</figcaption></figure>

(Source : Pautou, Peiry et al., 1997).
<figure><img src="image_150.png" /></figure>

<figure><img src="image_151.png" /><figcaption>Figure 3.28 - Evolution de la largeur du chenal et de la végétalisation du Drac en aval de Pont-de-Claix.
A/ Concentration progressive des écoulements ; B) Progression de la surface du chenal végétalisée</figcaption></figure>

(Source : Peiry & Nouguier, 1994).

B) 1960-1994, le développement d'une forêt alluviale mature sur les espaces délaissés par le chenal

La surexploitation des réserves alluvionnaires est à l'origine de la disparition progressive du tressage sur le Drac inférieur et de son remplacement, dans les zones où la rivière dispose encore d'une liberté de divagation, par un lit développant une tendance au méandrage (voir fig. 3.27). Ce changement de style fluvial a accompagné une incision de près de 3 mètres du chenal et la contraction progressive des écoulements : a) en amont de pont de Claix, la largeur de la bande active décroissait à moins de 300 mètres en 1975, puis moins de 200 mètres en 1981 ; celle-ci n'était plus large que d'une centaine de mètres au début des années 1990. Par ailleurs, les bancs longitudinaux, qui étaient majoritaires dans le lit tressé, disparaisaient progressivement au bénéfice des bancs latéraux ; b) en aval de Pont de Claix, la concentration des écoulements touchait l'ensemble du cours du Drac, y compris la section étroitement endiguée, les bancs alternés pendant progressivement leur mobilité aval (voir fig. 3.28).

La végétation a rapidement enregistré les changements géomorphologiques. Trois modifications majeures sont apparues : a) des espèces pionnières ont colonisé les surfaces qui n'étaient plus sujettes aussi fréquemment aux inondations actives ; b) les communautés végétales localisées sur les unités les plus anciennes de la mosaïque ont

évolué vers des communautés boisées (successions) ou vers des communautés originales liées aux nouvelles conditions hydrologiques et pédologiques (innovations<fnref n="3" />) (Pautou, Girel et al., 1996 ; Pautou, Peiry et al., 1997) ; c) au cours des dix dernières années, les bancs stabilisés de la section aval étroitement endiguée ont connu le développement de denses fourrés de saules et d'aulnes blancs (photo 3.7). En 1992, les boisements de cette section du Drac occupaient environ 30 à 35% de la surface du lit, ce que l'on peut qualifier d'inquiétant pour qui connaît la vigueur des crues du Drac (voir fig. 3.28). Finalement, les changements écologiques et géomorphologiques contemporains ont produit un nouveau paysage fluvial fortement végétalisé, si l'on se réfère à ce qu'il était il y a seulement cinquante ans.

### 4.2.2) Une transformation des modalités de fonctionnement liée au changement de style fluvial

Le changement de la dynamique de l'écoulement induit par le passage du tressage au méandrage a eu deux effets majeurs : A) il a conduit à une modification profonde de la distribution spatiale des dépôts fins ; B) il a aussi engendré un accroissement du nombre d'unités biogéographiques et la création de nouvelles unités de plaine d'inondation.

<footnote n="3">³ Le terme "innovations" (Pautou, Girel et al. 1996, Pautou, Peiry et al., 1997) témoigne ici du caractère original des communautés végétales, les espèces typiquement alluviales étant infiltrés d'espèces qui témoignent d'un changement des conditions écologiques relatif à l'impact (espèces xérophiles, espèces de l'étage collinéen).</footnote>
A) *Le changement de la distribution spatiale des dépôts fins et ses conséquences écologiques*

Alors que la rivière tressée n'était pas capable de piéger les sédiments issus d'un transport en suspension, parce que l'écoulement était trop rapide, la chenalisation a concentré à la fois l'écoulement et l'énergie. Les écoulements de débordement plus lents ont déposé leur sédiements en suspension dans la plaine d'inondation, provoquant un changement des conditions écologiques et la mise en place d'une boucle de rétroaction positive ; les premiers végétaux favorisent le dépôt des formations superficielles, celui-ci accroissant ensuite la rapidité du développement végétal.

La réalisation de transects topographiques et biogéographiques recouplant toutes les unités fonctionnelles actuellement présentes sur le Drac permet de saisir l'intensité du changement (fig. 3.29/1 et 2, localisation des transects sur la fig. 3.27) :

1) L'unité correspondant à l'ancien chenal de tressage, et qui constitue actuellement une basse terrasse alluviale (+3 m), est presque totalement dépourvue de formations superficielles, à la fois parce que les fines n'étaient pas piégées lorsque le tressage était fonctionnel, mais aussi parce que l'incision rapide du chenal ne permet plus leur submersion. La végétation reflète l'ensemble des conditions écologiques issues de l'histoire de cette unité de la mosaïque fluviale :
a) une communauté alluviale de bois dur à base de Fraxinus excelsior infiltrée d'essences collinéennes tels que Acer pseudoplatanus et Acer platanoides indique que la forme est âgée ; son évolution est déconnectée des processus fluviatiles (absence d'inondation par les flux de débordement) ; b) une strate basse xérophile et ouverte, adaptée à des sols très filtrants et de texture très grossière (Hippophae, Salix eleagnos, S. purpurea, Populus nigra, Buddleja variabilis et Acer monspessulanum), témoigne à la fois de l'absence de formation superficielle et de l'approfondissement de la nappe phréatique.

2) La constitution de la plaine d'inondation récente contraste de manière saisissante avec celle de l'unité précédente. Les dépôts fins, composés principalement de sable et parfois de limon, sont épais de 50 à 80 cm sur les unités les plus anciennes ; ils fossilisent plus ou moins parfaitement une topographie d'anciens chenaux de débordement (voir fig. 29/2). La texture et l'épaisseur des sols, la profondeur de la nappe (50 à 60 cm) et l'âge de la forme fluviale expliquent la présence d'une communauté homogène d'Alnus incana et de Salix alba et d'une strate basse, caractéristique d'une zone humide (Carex acutiformis). Le banc de convexité, abandonné à la suite d'un recoupement de méandre (voir fig. 29/1), présente une structure biogéographique complexe carac-

térisée par une grande variété de communautés végétales, dépendantes de la topographie et du substrat. La très forte densité des fourrés composant la végétation est un facteur très favorable au piégeage des fines lors des débordements, ce qui devrait conduire ce type de forme à évoluer de la même manière que les unités de plaine d'inondation plus anciennes.

B) *La multiplication du nombre d'unités fonctionnelles "espace-temps"*

Outre le changement des conditions écologiques, le nouveau paysage fluvial a vu augmenter le nombre d'unités fonctionnelles juxtaposées. Leur nombre et leur agence-ment reflète la manière dont les nouvelles conditions issues de l'impact se sont surimposées aux conditions héritées du passé<fnref n="4" /> ; elles peuvent être perçues en terme d'unités "espace-temps" (Pautou, Peiry et al., 1997) qui décrivent et expliquent la dynamique de chaque fragment de la mosaïque. Une unité "espace-temps" consiste en des séries végétales séparées les unes des autres par des discontinuités (fig. 3.30, coin supérieur droit). Une série est un fragment de séquence végétale (Pautou, Girel et al., 1979 ; Pautou, 1984) qui a été interrompue du fait de la réponse accélérée de l'hydrosystème à des interventions humaines. Les changements écologiques issus de l'impact introduisent de nouvelles dynamiques, sans pour autant que l'unité biogéographique perde totale-ment (en tout cas à court terme) la mémoire de la série végétale précédente. La physionomie et la dynamique de l'unité "espace-temps" dépend : a) de l'âge de l'unité morphologique ; b) des impacts cumulés provoqués par les interventions humaines. Les discontinuités viennent brutalement interrompre l'évolution attendue de la série végétale sans l'altération artificielle de la dynamique fluviale.

Cinq unités espace-temps ont été identifiées sur le Drac (fig. 3.30). Elles sont organisées selon : a) un gradient latéral décroissant d'énergie cinétique, du chenal en direction de la basse terrasse (+3 m) ; b) un gradient de sécheresse augmentant du chenal en direction des marges de la plaine, où la nappe s'approfondit et la submersion devient de plus en plus rare. Trois unités sont susceptibles d'être remaniées et rajeunies par les processus fluviatiles (par exemple, le déplacement latéral du chenal méandriforme), alors que les deux dernières sont déconnectées de la dynamique fluviale ; par conséquent, leur évolution est davantage dépendante de la compétition entre les espèces.

1) Le chenal est constitué d'un lit en eau circulant entre des bancs de convexité. Les contraintes hydrodynamiques sont intenses et empêchent généralement le développement de la végétation. L'héritage des conditions anciennes est modéré, en dépit, localement, des

<footnote n="4">⁴Texture grossière du substratum, faible épaisseur des formations superficielles sur les unités tressées, morphométrie des formes de chenal spécifique au tressage.</footnote>
### Transect 1

Legende

A- Cobble bar colonisant par lesacéous plants such as *Veronica anagallis*, *Rou comprensa*, *Polygono lapypholium*, *P. eviculare*, *Linaria minor*, *Reirdia lutea*, *Populus rhombifolia*, *Mellorhiza*.

B- Spanc scrubs with *Populus nigra*, *Alnus incana* and shrubby willows such as *Salix elaeagnus*, *S. daphnoides*, *S. alba*, *S. virginalis* growing on cobbles and sandy deposits.

C- Dense brambles with *Salix alba*, *Salix elaeagnus*, *Poplar nigra*, *Myrica germanica*, *Alnus incana*, *Buddleia variolosa* and Robinia pseudoacacia growing on fine sands.

D- Tallgras pratic with *Calamagrostis lanata*, *Solidago gigantea*, - growing on thick deposits of coarse and fine sands.

E- Woody fringe (*Alnus incana*, *Salix alba*) growing on thin deposits of coarse sand.

F- Hygrophilous meadow with *Lythrum salicaria*, *Junus affus*, *Ceraceae acutifloris*, *Calamagrostis lanata* - growing on fine sand.

G- Woody fringe (*Alnus incana*, *Salix alba*) growing on thin deposits of coarse sand.

H- Scrublands with *Populus nigra*, *Salix daphnoides*, *S. purpurea*, *S. elaeagnus*, *Alnus incana*, *Myrica germanica*, *Hippophae rhuanoides* on coarse sediments (gravel and cobbles) covered by a thin silty layer.

I- Dry herbaceous community with *Molinia corusca*, *Hypericum perforatum*, *Branella vulgare*, *Inula coryza*, growing on sandy soils.

J- Thicket with *Populus nigra*, *Alnus incana*, *Salix purpurea*, *Hippophae rhuanoides*, *Myrica germanica* growing on coarse sand and gravel.

K- Prunus herbaceous community with *Mellorhiza alba*, *Oenothera biennis*, *Coyza condensata*, growing on cobble deposits.

L- Woody community (growing on coarse sand) characterized by *Poplar nigra*, *Salix alba*, *Alnus incana*, *Robinia pseudoacacia* and shrubby willows such as *Salix alba*, *S. purpurea*, *S. triloba*, *S. elaeagnus*, *S. daphnoides*, and *Buddleia variolosa*.

M- Woody community (growing on coarse sand) characterized by *Poplar nigra*, *Robinia pseudoacacia*, *Fraxinus excelsior*, *Quercus pucelens*, *Acacia pseudoplatanus*, and a dense shrubby understory with *Lythrum vulgare*, *Coris sanguinea* and *Viburnum lantana*.

<figure><img src="image_152.png" /></figure>

<figure><img src="image_153.png" /></figure>

<figure><img src="image_154.png" /></figure>

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TRANSECT 1

<figure><img src="image_163.png" /></figure>

<figure><img src="image_164.png" /></figure>

### Transect 2

Legende

A- Woody colonization of dite alopecu, mixed woodland with alluvial trees (such as *Fraxinus excelsior*) and upland trees (such as, *Quercus pucelens*, *Fagus sylvatica*, *Robinia pseudoacacia*)

B- Hardwood community (growing on sand/silt deposits) characterized by *Fraxinus excelsior*, *Acacia pseudoplatanus*, *Acacia pultanoides* and a dense understory with *Lythrum vulgare*

C- Dense scrub with *Lythrum vulgare* dominiants; presence of *Acacia pultanoides*, *Salix elaeagnus*, *Poplar nigra*, *Robinia pseudoacacia*, *Viburnum lantana* (fine silty layer).

D- Open scrubland with *Poplar nigra*, *Buddleia variolosa*, *Salix elaeagnus*, *S. purpurea*, *Acacia pseudoplatanus*, *Lythrum vulgare*, *Picea abies* (fine silty layer).

E- Polar (*Poplar nigra*) *Alnus incana* woodland with a dense understory (*Buddleia variolosa*, *Lythrum vulgare*) growing on cobbles covered by a thin silty layer.

F- Small river islands covered by hygrophilous tailgass communities (*Junus affus*, *Irr. pseudoplatanus*, *Ceracea renota*, *Hippophae alnifolia*, *Lythrum salicaria*, *Strybus pycnophyllum*, *S. purpurea*, *S. elaeagnus*, *Acacia pseudoplatanus*, and *S. purpurea* alluvial chins (*Alnus incana*, *Fraxinus excelsior*, *Lythrum vulgare*, *Viburnum lantana*) growing on alluvial sand and silt deposits.

G- Willow woodland (*Salix alba*) presence of *Alnus incana*, dense herbaceous understory with *Ceraceae acutifloris*, *Lythrum salicaria*, *Lythrum europaeus*, *Mentha aquatica*.

H- Alluvial plug (fine sand and silt) colonized by *Typha latifolia*, *Ceraceae acutifloris*, *Lythrum salicaria*, *Lythrum europaeus*, *Mentha aquatica*.

J- Young Alder (*Alnus incana*) community growing on sand deposits.

<figure><img src="image_165.png" /></figure>

cobbles and gravel

<figure><img src="image_166.png" /></figure>

sand

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silt

<figure><img src="image_168.png" /></figure>

TRANSECT 2

<figure><img src="image_169.png" /><figcaption>Figure 3.29 - Transects biogeomorphologiques sur le Drac dans la plaine de Grenoble</figcaption></figure>

(Source : Pautour, Peiry *et al.*, 1997).
<figure><img src="image_170.png" /><figcaption>Figure 3.30 - Les unités “espace-temps” du Drac dans la plaine de Grenoble</figcaption></figure>

(Source : Pautou, Peiry *et al.*, 1997).
contrôles géomorphologiques exercés par la présence d'un pavage d'incision. C'est notamment le cas dans la portion aval endiguée du chenal, la faible mobilité de la charge de fond ayant induit une stabilisation des formes fluviales propice à leur végétalisation (Peiry & Nouguier, 1994).

2) Du point de vue géomorphologique, la plaine d'inondation récente (post-1981) résulte de l'instabilité latérale du chenal de méandrage actuel. L'exemple le plus significatif est le banc de convexité abandonné en 1991, en amont de Pont-de-Claix (voir fig. 29/1). Une grande variété de communautés végétales s'y sont rapidement développées : Phalaris, Molinia, Typha dominant dans les dépressions abandonnées ; des fourrés d'aulne blanc colonisent les levées sableuses ; des arbustes alluviaux alpins se développent sur les galets et graviers bordant le chenal (Myricaria germanica, Salix eleagnos, Hippophae rhamnoides). Les îles végétalisées de la section endiguée aval du Drac appartiennent à ce type d'unité espace-temps.

3) Avec son épais recouvrement de sables et limons et sa forêt de bois tendres homogène et bien développée (aulnes blancs et saules blancs), la plaine d'inondation formée après la phase d'incision constitue un stade plus évolué que le précédent. Âgée d'environ 25 ans, sa bonne connexion aux flux d'eau et de matière en suspension, ainsi que la faible profondeur de la nappe (50 à 60 cm) induisent une dynamique dépendant principalement de processus allogènes. L'évolution écologique peut être interrompue de manière spectaculaire par des processus érosifs destructifs conduisant à une réinitialisation de la séquence végétale (photo 3.8).

4) La pente liant la plaine d'inondation contemporaine à la basse terrasse + 3 mètres est une bande d'une largeur maximum de 60 mètres. Dans les zones où le chenal de méandrage a accidentellement érodé la bordure de la terrasse, la pente est subverticale (voir fig. 28/1). Les dépôts très grossiers et filtrants constituant le sol impotent des conditions de forte xéricité à la végétation. Celle-ci est composée de communautés ouvertes adaptées à des sols très perméables (Hippophae, Salix eleagnos, Populus nigra, Buddleja variabilis et Acer monspessulanum) localement infiltrés d'espèces provenant de la terrasse voisine (peuplier noir, érable, frêne).

5) La basse terrasse + 3 mètres n'a subi aucun rajeunissement par la dynamique fluviale depuis 1948. De ce fait, elle a mémorisé l'ensemble des impacts produits par les activités humaines. Sa topographie porte les traces de vieux bras de tressage très plats ; le substratum grossier est très imparfaitement recouvert de dépôts fins de débordement d'épaisseur toujours inférieure à 25 cm. La végétation est une forêt de bois durs à base de frênes riche en espèces collinéennes tels que le charme, le chêne, l'érable, le tilleul et le bouleau. Il a donc fallu

moins de 50 ans pour produire une forêt de bois durs en bordure d'un cours d'eau ; cet accroissement de la vitesse de succession végétale est indubitablement lié à l'action de l'homme.

Les exemples du Drac court-circuité et du Drac dans la plaine de Grenoble montrent que la métamorphose accélérée de la dynamique fluviale en réponse à la nouvelle combinaison de débit et de transport de charge de fond a conduit à des changements écologiques majeurs ; il en résulte une modification profonde du paysage fluvial. Les communautés végétales, près du chenal comme sur les terrasses, connaissent aujourd'hui un degré de matURITY jamais vu depuis le Petit Age Glaciaire. L'homme apparaît être un agent fondamental de cette biométamorphose, en favorisant le développement de nouvelles combinaisons de communautés végétales jamais observées auparavant (innovations) : par exemple, l'établissement à proximité d'un cours d'eau d'espèces non alluviales d'origine méditerranéennes telles que *Acer monspessulanum*, *Cotinus coggyria* ou *Pistacia terebinthus*. Cependant les études interdisciplinaires conduites sur le Drac montrent que des espèces alluviales, telles que le peuplier noir ou les saules, sont capables de maintenir leur régénération là et quand la fourniture en eau est suffisamment abondante. Une dynamique fluviale active susceptible de produire des phases de destruction/construction sur un espace le plus étendu possible est donc le garant du maintien d'une diversité spatio-temporelle des unités de la mosaïque végétale. La capacité de régénération des formes par la dynamique fluviale est non seulement conditionnée par la préservation d'un nombre suffisant d'espaces où elle puisse librement travailler ; elle dépend aussi du maintien du dynamisme de la fourniture et des transits d'eau et de sédiments, afin que les processus soient entretenus. Le charpitre 3 a montré que le transit de charge grossière était très largement affecté par les multiples aménagements fluviatiles. La végétalisation des lits fluviaux (chap. 4) témoigne de l'adaptation constante de la dynamique fluviale à cette réduction des apports. L'objectif du chapitre suivant est d'examiner si le tarissement des sources de matériaux grossiers doit se poursuivre dans l'avenir, en étudiant l'effet de la déprise rurale des rivières de tête de bassin sur la fourniture sédimentaire.
Photo 3.4 - DRAC COURT-CIRCUITE DE NOTRE-DAME-DE-COMMIERS. Le lit tressé occupait la totalité de la largeur de la vallée au début du XXe siècle ; l'instabilité latérale du chenal empêchait le développement des séquences végétales, celles-ci ne dépassant pas les stades pionniers (Collection de l'Institut de Géographie Alpine).

<figure><img src="image_171.png" /></figure>

<figure><img src="image_172.png" /></figure>

Photo 3.5 - DRAC COURT-CIRCUITÉ DE NOTRE-DAME-DE-COMMIERS. Crue du 8-9 octobre 1993 au niveau du seuil de la Rivoire (550 m³.s⁻¹). En situation de débit réservé (1,5 m³.s⁻¹), le seuil est totalement exondé (Cliché : J.L. Peiry, 1993).

Photo 3.6 - DRAC COURT-CIRCUITÉ DE NOTRE-DAME-DE-COMMIERS. Blocage des embâcles dans les souilles d'extractions de gravier, en amont du seuil de la Rivoire, lors de la crue du 8-9 octobre 1993 (Cliché : J.L. Peiry, 1994).

<figure><img src="image_173.png" /></figure>
<figure><img src="image_174.png" /><figcaption>Photo 3.7 - DRAC À GRENOBLE. Développement de la végétation sur les bancs de galets, dans la section rectiligne endiguée au XVIIe siècle (Cliché : J.-L. Peiry, 1993).</figcaption></figure>

<figure><img src="image_175.png" /><figcaption>Photo 3.8 - DRAC EN AMONT DE PONT-DE-CLAIX. Destruction de la forêt alluviale par le déplacement latéral du chenal de méandrage (Cliché : J.-L. Peiry, 1997).</figcaption></figure>
# CHAPITRE 5

## L'EFFET DE LA DÉPRISE RURALE : UNE TENDANCE À LA PURGE SÉDIMENTAIRE DES COURS D'EAU DE TÊTE DE BASSIN-VERSANT

5.1) L'analyse des impacts indirects : un problème de méthode

5.2) La végétalisation du bassin de la Gresse et son incidence sur la morphologie du chenal

5.3) La stabilisation des rivières de tête de bassin, une tendance qui tend à se généraliser

### Résumé du chapitre 5

Afin de compléter la connaissance des changements affectant les transits de la charge alluviale dans les grandes valées des Alpes du Nord, une synthèse dégageant les tendances récentes de l'évolution de la recharge sédimentaire a été faite sur des cours d'eau de tête de bassin-versant peu anthropisés. L'exemple du bassin-versant de la Gresse montre, depuis moins de cinquante ans, une végétalisation des zones localisées à proximité des talwegs qui alimentent la rivière principale. Cette végétalisation se développe à la suite de l'abandon du parcellaire par les agriculteurs, mais gagne également sur les espaces jusqu'alors instables et dépourvus de végétation. Elle conduit à la purge progressive de la charge grossière de l'hydrosystème, celle-ci non remplacée étant progressivement exportée à l'aval. Le cas de la Gresse est loin d'être un cas isolé : a) d'autres cours d'eau de montagne faiblement anthropisés connaissent la même évolution ; b) beaucoup de bassins-versants torrentiels présentent une forte végétalisation naturelle qui se traduit par une baisse substantielle de l'activité des transports solides ; c) la phytostabilisation se produit également sur les petits bassins versant de l'avant-pays molassique, engendrant une baisse marquée de leur activité morphodynamique. Ce triple constat incite à penser que la carence de transports solides dans les troncs principaux de l'hydrosystème pourra difficilement être compensée par des apports de tête de bassin, en cours d'altération croissante. Ces observations indiquent donc très clairement que la restauration des transits de charge de fond sur les principaux axes de drainage alpestres, si elle s'avère nécessaire pour leur bon fonctionnement, devra faire l'objet d'actions volontaristes de restauration, à l'initiative des gestionnaires.
<figure><img src="image_176.png" /></figure>