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

Dans les Alpes du Nord, l'étude des rivières de vallée et de piémont, dont nous venons de présenter un exemple avec le Drac, montre sans conteste une tendance à la phytostabilisation des lits fluviaux. Nous l'avons attribuée conjointement à la modification hydrologique et à la raréfaction des transports solides par charriage, en insistant sur les changements affectant le chenal de manière directe pour expliquer la réduction des flux et la biométamorphose (endiguement, hydroélectricité, extractions dans le chenal, seuils sous fluviaux...). Pour être complet, il convient de s'interroger sur d'éventuels changements affectant indirectement les flux, en particulier sous l'effet de la végétalisation des parties supérieures des bassins versants. Nous avons déjà évoqué ce problème en montrant que le reboisement artificiel des bassins torrentiels à la fin du XIXe siècle a contribué à réduire les entrées d'eau et de sédiments dans les cours d'eau de vallée. Cependant, à l'échelle des grands bassins-versants des Alpes du Nord, les surfaces concernées par le reboisement artificiel sont tout au plus de l'ordre de quelques pour-cent et ne permettent pas réellement de juger de l'importance de ces facteurs indirects sur la métamorphose contemporaine des rivières de vallée. Une autre question est de savoir si la végétalisation des versants se traduira par une poursuite du processus de tarissement des apports sédimentaires dans la décennie à venir.

La déprise rurale et ses conséquences sur le paysage alpin sont, depuis un dizaine d'années, très largement étudiés par les chercheurs (Eynard-Machet, 1993). Les études montrent, depuis 100 ans environ, une tendance à l'abandon progressif de l'espace rural montagnard. Celui-ci était jusqu'alors très largement surexploité ; il suffit pour s'en convaincre de relire les descriptions sur l'état de dégradation des forêts alpines datant du début du siècle (Demontzey, 1894 ; Mougin, 1919 ; Sclafert, 1933 ; 1934 ; 1959). De nombreux témoignages photographiques viennent conforter les descriptions et analyses faites dans ces ouvrages, en montrant des versants dénués et soumis à d'intenses phénomènes d'érosion. Ce constat a d'ailleurs été à la base de toute l'action de la Restauration des Terrains de Montagne entreprise pendant le dernier quart du XIXe siècle dans les Alpes du Nord. L'exode de populations rurales en direction des vallées industrialisées et des villes s'est traduite par l'abandon des pratiques agricoles qu'imposait la surpâturage sur les espaces forestiers difficilement accessibles ou impossibles à mettre en culture, en raison de leur pente ou orientation défavorables. Sans entrer dans une analyse détaillée qui ne relève pas de cette étude, la

déprise s'est produite par étapes successives, en relation avec les mutations socio-économiques, le développement industriel, les crises et conflits mondiaux... Les espaces les moins favorables furent abandonnés les premiers, les espaces éloignés des lieux d'habitation le furent ensuite, les activités agro-pastorales se concentrant aujourd'hui aux environs immédiats des villages et hameaux, où réside encore l'agriculteur. La déprise rurale s'est traduite par deux grandes catégories de changements : a) le développement de la friche et l'extension progressive de la forêt sur de vastes surfaces ; b) l'arrêt de l'entretien d'aménagements traditionnels, en particulier relatifs à la maîtrise des écoulements superficiels.

Le changement du paysage des Alpes du Nord sous l'effet de la déprise rurale ne peut qu'avoir eu une incidence sur le couple écoulement/charge, moteur de la dynamique fluviale. Le rôle du couvert végétal, en particulier de la forêt sur les bilans hydrologiques, la protection des sols contre l'érosion diffuse et la réduction des glissements de terrain sont depuis longtemps reconnus et étudiés (Pardé, 1930 ; Gril & Duvoux, 1991 ; Cosandey, 1992 ; Combes, Hurand et al., 1994 ; Piégay, 1995). Saisir son importance vis-à-vis de la dynamique des rivières de vallée reste particulièrement difficile ; les facteurs locaux directs occultent souvent complètement les impacts indirects de la recolonisation végétale spontanée de terroirs abandonnés. En effet, comment mettre en évidence les effets diffus de la déprise rurale sur des lits fluviaux déjà profondément affectés par des interventions humaines directes ? Une des solutions à ce problème méthodologique réside dans l'étude de cours d'eau de tête de bassin sur lesquels les interventions humaines directes sont inexistantes ou limitées.

La question de l'incidence de la déprise rurale sur la dynamique fluviale des fonds de vallée a été abordée à plusieurs reprises à l'occasion de travaux entrepris sur les rivières de montagne et les torrents. La difficulté actuelle est de fournir des résultats quantitatifs sur d'éventuels changements affectant la dynamique de la recharge sédimentaire. La quantification est déjà très lourde à mettre en œuvre et les éléments chiffrés sont très difficiles à obtenir lorsque l'on travaille sur la dynamique contemporaine ; exiger une quantification de l'évolution de la recharge sédimentaire lorsque l'on fait une étude rétrospective et travaille sur un pas de temps de l'ordre du siècle relève de l'impossible. Aussi est-il nécessaire de fonder le diagnostic sur une approche indirecte se substituant à la géomorphologie quantitative, l'objectif devant alors d'établir des liens entre les modifications de l'utilisation du sol et les tendances évolutives de la dynamique fluviale.

Les résultats de plusieurs études permettent d'illustrer l'effet de la déprise rurale sur la dynamique fluviale. Dans un premier temps, nous nous attach erons à analyser les résultats acquis dans la bassin versant de la
Gresse, affluent du Drac drainant la bordure orientale du massif du Vercors ; ils proviennent pour partie du mémoire de Maîtrise d'E. Ployon (1996) que nous avons dirigé et sont complétés par des observations personnelles. Dans une seconde partie, nous nous employerons à rédiger la synthèse d'observations faites sur différents types de cours d'eau de tête de bassin-versant.

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

Ployon (1996) a entrepris l'étude des changements affectant la recharge sédimentaire de la Gresse (fig. 3.31). Le choix de ce cours d'eau se justifie par le fait que, contrairement aux rivières drainant les grandes vallées alpines, la Gresse est demeurée sauvage et peu aménagée pendant tout le XXe siècle, hormis quelques travaux de stabilisation des sols par le Service RTM et l'aménagement de micro-centrales hydroélectriques. Ce cours d'eau paraissait donc en situation idéale pour étudier la phytos-

<figure><img src="image_177.png" /><figcaption>Figure 3.31 - Bassin-versant de la Gresse : localisation de la zone d'étude

(Source : Ployon, 1996, modifié).</figcaption></figure>
tabilisation des zones de production sédimentaire dans un bassin-versant où la déprise rurale fut particulièrement sévère. Dernier affluent d'importance du Drac avant sa confluence avec l'Isère, la Gresse est majoritairement établie dans les formations géologiques profondément altérées et fortement affouillables du Jurassique supérieur et moyen (marnes noires et schistes). A la fragilité lithologique du substratum vient s'ajouter l'instabilité des épais placages morainiques mis en place au Würm par le glacier de l'Isère ; ceux-ci recouvrent une grande partie des pentes du bassin versant (Monjuvent, 1978). Les conditions géologiques sont donc réunies pour que les versants dominant la rivière fournissent une masse considérable de débris de tous calibres. Sa position abritée des perturbations d'origine océanique fait du bassin de la Gresse l'une des zones les moins arrosées des Préalpes du Nord (Blanchet, 1993). Ployon (1996, p. 10) insiste cependant sur le rôle des précipitations d'origine méditerranéenne "à caractère spasmodique" dans la mise en œuvre de vigoureuses crues qui, associées à de fortes pentes, donnent à la rivière un caractère très torrentueux. De telles conditions environnementales font de la Gresse une rivière particulièrement efficace pour exporter sa charge alluviale vers l'aval.

La Gresse a fait l'objet d'une analyse relevant de trois changements successifs d'échelle spatio-temporelle (tab. 3.11) :

1) **A l'échelle historique**, et en dépit de difficultés pour obtenir des informations homogènes sur l'ensemble de la période d'étude (1730-1988), un état de l'évolution de l'occupation forestière a pu être dressé. En 1730, l'état de dégradation de la forêt était extrême, tant du point de vue

de la qualité des boisements que de leur superficie (Ployon, 1996). Les incidences de la déforestation sur l'alimentation du chenal en matériaux ont été clairement établies par les archives où il est mentionné que les terres sont entraînées par la fusion nivale "dans les chemins et dans le bas pays, et même cela forme des atterrissements dans les rivières" (...) ; "on ne peut remédier à ces inconvénients qu'en faisant ressemer du gland, ou du châtaignier dans ces endroits (...) ce qui empêchera que ces terres soient emportées par les torrents qui descendent de la montagne" (AD38, IIC 934). Les documents cadastraux des 3 principales communes localisées dans les terrains les plus affouillables du bassin-versant permettent de dresser un état relativement précis des superficies boisées en 1829. Il montrent que les taux de boisement variaient de 3 à 33 % selon les communes (tab 3.12), leurs potentialités agricoles différant fortement d'une commune à l'autre avec la pente et l'orientation. Ces taux resteront pratiquement inchangés jusqu'à la première guerre mondiale (fig. 3.32). A partir de 1913, les taux d'occupation forestière des différentes communes vont connaître un fort accroissement, la surface en forêt étant même multipliée par 12 sur la commune initialement peu boisée de Saint-Paul-lès-Monestier. Alors que les taux de boisement différaient très fortement d'une commune à l'autre en 1913, on observe dès 1988 une tendance à l'homogénéisation des taux de boisement, ceux-ci s'établissant approximativement entre 45 et 50 % de la surface communale. Le suivi historique de l'évolution des boisements communaux indique donc une nette tendance à la végétalisation du bas-sin-versant de la Gresse qui débute de façon marquée après la première guerre mondiale, date à laquelle les mutations agro-pastorales vont engendrer l'abandon progressif des terres agricoles.

<table><caption>Tableau 3.11 - Types d'investigations, niveaux d'échelle spatio-temporelle d'étude et méthodes mises en œuvre sur la Gresse (d'après Ployon, 1996).</caption><thead><tr><th>Type d'investigation</th><th>Echelle spatiale</th><th>Echelle temporelle</th><th>Méthodologie</th></tr></thead><tbody><tr><td>Analyse historique de l'évolution de la couverture forestière (1730-1988)</td><td>Communes du bassin</td><td>250 ans</td><td>Etude des archives et des statistiques forestières, cadastres et inventaires communaux</td></tr><tr><td>Cartographie diachronique des changements de la couverture végétale</td><td>Zone de 300 m de part et d'autre du réseau hydrographique</td><td>50 ans environ</td><td>Photo-interprétation, C.A.O (MapInfo), utilisation d'un SIG (IDRISI)</td></tr><tr><td>Typologie et distribution spatiale des zones de recharge sédimentaire</td><td>Zone de contact versant-vallée</td><td>Etat actuel</td><td>Investigations et cartographie de terrain</td></tr></tbody></table>

<table><caption>Tableau 3.12 - Evolution des boisements des 3 communes localisées dans les terrains très affouillables du bassin de la Gresse (d'après Ployon, 1996).</caption><thead><tr><th rowspan="2">Commune</th><th colspan="2">1829</th><th colspan="2">1913</th><th colspan="2">1971</th><th colspan="2">1988</th></tr><tr><th>Surface (ha)</th><th>Taux (%)</th><th>Surface (ha)</th><th>Taux (%)</th><th>Surface (ha)</th><th>Taux (%)</th><th>Surface (ha)</th><th>Taux (%)</th></tr></thead><tbody><tr><td>Miribel-Lanchâtre</td><td>164</td><td>17</td><td>165</td><td>18</td><td>432</td><td>48</td><td>400</td><td>44</td></tr><tr><td>Saint-Guillaume</td><td>431</td><td>33</td><td>447</td><td>35</td><td>562</td><td>44</td><td>608</td><td>46</td></tr><tr><td>Saint-Paul-lès-Monestier</td><td>43</td><td>3</td><td>63</td><td>5</td><td>321</td><td>24</td><td>500</td><td>37</td></tr></tbody></table>
<figure><img src="image_178.png" /><figcaption>Figure 3.32 - Evolution des taux de boisement entre 1829 et 1988</figcaption></figure>

(Source : d'après Ployon, 1996).

2) Les changements de l'occupation du sol au cours des cinquante dernières années ont été analysés à partir de deux séries de photographies aériennes (1956-1994). Cette étude a permis de préciser les modalités de recolonnisation végétale et leur impact sur la recharge en séditions. Elle a été limitée à une bande de 300 mètres de largeur, de part et d'autre du chenal de la Gresse et de ses ravines affluentes (fig. 3.33). Par ce choix, il s'agissait de concentrer les observations sur les zones de contact entre les versants et le cours d'eau, là où une grande partie des processus de versants alimente directement le chenal en matériaux (Tricart, 1960 ; Harvey, 1987 ; Harvey, 1991).

La photo-interprétation a consisté à cartographier les zones de sols nus favorables à l'érosion (schistes et marnes noires, calcaires marneux, tabliers d'éboulis, matériaux morainiques) et les trois grandes catégories physionomiques de la couverture végétale (forêts, brousailles, cultures et prairies). Le travail a été réalisé à l'échelle du 1/20.000e, ce qui a nécessairement limité la précision de la délimitation des zones de recharge sédimentaire : la surface réelle des zones en forte pente est

très largement sous-estimée sur des vues verticales, comme le sont d'ailleurs les sapements de berge généralement invisibles sur les photographies aériennes, alors que leur rôle dans la recharge sédimentaire est souvent majeur. Les cartes issues de la photo-interprétation ont été numérisées, puis traitées par un Système d'Information Géographique (IDRISI) de manière à étudier la distribution spatiale des changements par superposition et reclassement des modalités d'utilisation du sol, et à quantifier les surfaces. Les principaux résultats statistiques provenant de cette analyse d'images sont consignés dans le tableau 3.13.

Un certain nombre d'enseignements fondamentaux sont à tirer de cette étude :

a) La déprise rurale a engendré une très nette diminution de la surface mise en culture ou régulièrement entretenue (-15 %). Ce changement s'est traduit par une augmentation sensible de la couverture boisée (+12 %) et des brousailles (+3 %) (tab. 3.13/A, fig. 3.34).

<table><caption>Tableau 3.13 - Zone des 300 mètres de part et d'autre du chenal : A/ Distribution des 4 grands types de physionomie du sol ; B/ Distribution des modalités de la variable "sols nus".</caption><thead><tr><th rowspan="2">A/</th><th colspan="2">1956</th><th colspan="2">1994</th><th rowspan="2">B/</th><th colspan="2">1956</th><th colspan="2">1994</th></tr><tr><th>(ha)</th><th>(%)</th><th>(ha)</th><th>(%)</th><th>(ha)</th><th>(%)</th><th>(ha)</th><th>(%)</th></tr></thead><tbody><tr><td>Sol nus</td><td>67,90</td><td>3,62%</td><td>54,34</td><td>2,90%</td><td>Calcaire</td><td>14,23</td><td>0,76%</td><td>10,32</td><td>0,55%</td></tr><tr><td>Cultures et prairies</td><td>989,60</td><td>52,75%</td><td>714,70</td><td>38,09%</td><td>Eboulis</td><td>10,87</td><td>0,58%</td><td>6,97</td><td>0,37%</td></tr><tr><td>Brousailles</td><td>102,90</td><td>5,49%</td><td>162,80</td><td>8,68%</td><td>Moraine</td><td>8,88</td><td>0,47%</td><td>4,23</td><td>0,23%</td></tr><tr><td>Forêt</td><td>715,50</td><td>38,14%</td><td>944,30</td><td>50,33%</td><td>Schistes</td><td>33,92</td><td>1,81%</td><td>32,82</td><td>1,75%</td></tr><tr><td>Total</td><td>1875,90</td><td>100,00%</td><td>1876,14</td><td>100,00%</td><td>Total</td><td>67,90</td><td>3,62%</td><td>54,34</td><td>2,90%</td></tr></tbody></table>
<figure><img src="image_179.png" /></figure>

PLOYON Estelle. Mai 1996.

<caption>Figure 3.33 - Localisation de la bande des 300 mètres de part et d'autre du réseau hydrographique ayant fait l'objet d'une étude cartographique</caption>

(Source : Ployon, 1996).

<figure><img src="image_180.png" /><figcaption>Figure 3.34 - Evolution de la nature de l'occupation du sol entre 1956 et 1994</figcaption></figure>

(d'après les données de Ployon, 1996).
b) Les surfaces dénudées n'occupaient qu'un très faible pourcentage de la surface totale en 1956 (3,62 %), ce qui représente tout de même une surface de près de 68 ha (tableau 3.13/B). Le caractère ponctuel des zones de recharge vis-à-vis de l'ensemble de la surface d'un bassin-versant a été signalé à plusieurs reprises (Peiry, 1990 ; Latulippe & Peiry, 1996), ce qui relativise l'intérêt des taux d'érosion pour comparer la production sédimentaire de bassins versants différents. La variation de la surface de sols nus entre 1956 et 1994 fut très faible (-0,7 %). Tous les types de substrat ne semblent pas avoir répondu de la même manière au processus de végétalisation (fig. 3.35). Les affleurements de schistes, généralement profondément altérés, furent, semble-t'il, peu sensibles à la phytostabilisation (taux de végétalisation de 3,2 %), alors que les autres formations géologiques présentèrent des taux de végétalisation variant de 30 à plus de 50 % au cours de la même période (tab. 3.14).

Le traitement de deux états de l'occupation du sol par superposition et reclassement avec le système d'information géographique IDRISI a permis d'analyser assez finement la répartition spatiale des changements, en particulier la manière dont la fermeture du paysage s'est

produite. L'étude de la progression des boisements entre 1956 et 1994 montre que la végétalisation a généralement évolué des fonds de vallée en direction du haut des versants (fig. 3.36), dans des zones où la vigueur des pentes et les difficultés d'accès expliquent l'arrêt préférentiel des activités agro-pastorales. L'analyse spatiale de la végétalisation des sols nus indique très clairement leur localisation à proximité immédiate des talwegs (fig. 3.37) ; cela confirme que ce sont bien les zones de recharge sédimentaire le long de la Gresse et de ses affluents principaux qui sont directement touchées par la déprise rurale, la phytostabilisation témoignant d'une baisse d'activité des processus de versant quelque soit leur nature et leur efficacité à alimenter le chenal.

3) Des investigations de terrain ont été réalisées le long du cours de la Gresse de manière à compléter l'analyse en plan, en particulier pour identifier le rôle des sapements de berge, invisibles sur les photographies aériennes. L'objectif était double : a) il s'agissait d'abord de dresser une typologie des processus de recharge sédimentaire en contact direct avec le cours d'eau et de les classer en fonction de leur degré d'efficacité ; une méthodologie utilisant une technique de terrain identique à

<figure><img src="image_181.png" /><figcaption>Figure 3.35 - Distribution des sols nus en fonction de la nature géologique des terrains et variation de la surface de chacune des modalités de sol nu entre 1956 et 1994.</figcaption></figure>

<caption>Tableau 3.14 - Diminution des surface de sol nu entre 1956 et 1994 selon la nature géologique des terrains</caption>

(Source : Ployon, 1996).

<table><thead><tr><td>Nature géologique</td><td>Variation de surface (ha) (1956-1994)</td><td>Taux de variation (%) (1956-1994)</td></tr></thead><tbody><tr><td>Calcaire</td><td>3,91</td><td>27,5</td></tr><tr><td>Eboulis</td><td>3,90</td><td>35,9</td></tr><tr><td>Moraine</td><td>4,65</td><td>52,3</td></tr><tr><td>Schistes</td><td>1,10</td><td>3,2</td></tr></tbody></table>
<figure><img src="image_182.png" /></figure>

Figure 3.36 - Localisation des zones soumises à reboisement à proximité du réseau de drainage
(Source : Ployon, 1996).

<figure><img src="image_183.png" /></figure>

Figure 3.37 - Localisation des sols nus soumis à la végétalisation entre 1956 et 1994
(Source : Ployon, 1996).
celle mise en oeuvre sur le Tacon et le Flumen fut employée (voir P1, § 3.3) ; b) il s'agissait ensuite d'observer les indices morphologiques d'une éventuelle réponse du chenal de la Gresse à une diminution de la recharge sédimentaire.

a) Soixante dix-neuf zones fournissant une charge sédimentaire au chenal ont été relevées sur une distance d'environ 10 km. Quatre modalités de recharge à l'efficacité variable ont été identifiées (tab. 3.15). L'étude de la distribution des processus géomorphologiques fournissant des sédiments au lit de la Gresse a indiqué que les petites cicatrices (< 250 m²) et les grandes cicatrices (≥ 2000 m²), dont l'activité est majoritairement forte, sont les plus fréquentes (fig. 3.38). Ployon (1996) insiste sur l'inégale densité de leur distribution spatiale et la concentration par type de processus sur certains tronçons, en relation avec la forme de la vallée, la lithologie et la structure des affleurements géologiques. L'étude de terrain a montré qu'une cicatrisation des processus actifs par la végétation était bien souvent en cours et faisait baisser la fourniture sédimentaire, confirmant ainsi les

résultats de la photo-interprétation. La phytostabilisation est récente, composée d'herbacées ou de formations arbustives jeunes qui témoignent des fortes contraintes écologiques imposées par l'instabilité des substrats et l'absence de sol.

b) Dans la partie encaissée du cours de la Gresse, les investigations de terrain ont révélé des indices de l'adaptation du chenal à une diminution des entrées de sédiments. Il est probable que cette diminution touche aussi bien la fourniture grossière que de matières fines, sans toutefois que l'on soit capable de préciser dans quelle proportion chaque type d'apport est touché. La dynamique fluviale enregistre la diminution des entrées et des transits de charge grossière transportée par charriage, les sédiments fins étant évacués sans possibilité de piégeage jusqu'au Drac. L'impact n'est pas perceptible dans les sections étroites où le lit est généralement pavé de gros blocs de dimension métrique et plus. Par contre, lorsque la vallée est suffisamment large pour qu'existe une basse terrasse alluviale, l'impact se manifeste par un abaissement du chenal d'environ 1 mètre (photo 3.9). Toutefois,

<figure><img src="image_184.png" /><figcaption>Figure 3.38 - Distribution des zones de recharge en fonction de leur surface active et de leur degré d'activité (d'après les données de Ployon, 1996).</figcaption></figure>

<table><thead><tr><th>Processus</th><th>Fréquence</th><th>Nature des sédiments délivrés</th><th>Efficacité pour la recharge</th></tr></thead><tbody><tr><td>Glissements</td><td>48%</td><td>fins prépondérants</td><td>forte</td></tr><tr><td>Ecroulements</td><td>16%</td><td>grossiers prépondérants</td><td>moyenne</td></tr><tr><td>Ravines</td><td>18%</td><td>tous calibres</td><td>moyenne</td></tr><tr><td>Sapements</td><td>23%</td><td>grossiers prépondérants</td><td>faible</td></tr></tbody></table>

NB : La somme des fréquences est supérieure à 100%, certains processus se combinant sur un même site.

<caption>Tableau 3.15 - Typologie des principaux processus géomorphologiques connectés au chenal et efficacité vis-à-vis de la recharge (d'après les données de Ployon, 1996).</caption>
l'appareil racinaire des arbres se développant en bordure du chenal limite fréquemment la recharge par sapement latéral de la terrasse (photo 3.10). Localement, l'incision a été bloquée par l'affleurement du substratum composé de schistes et de marno-calcaires ; celui-ci n'oppose qu'une résistance limitée à l'érosion fluviatile et le substratum est en voie de démantèlement (photos 3.11 et 3.12).

Les observations faites sur la dynamique de la charge grossière dans la moyenne vallée encaissée contrastent avec celles réalisées dans la basse vallée où la rivière s'écoule à la surface d'une large plaine alluviale. Progressivement chenalisée dans un lit rectiligne entre 1760 et 1829 (Blanc, 1996), la rivière semble encore aujourd'hui disposer d'une charge alluviale en transit abondante dans sa section corrigée, permettant même le maintien d'un tressage actif sur le cône de déjection de la Gresse. Il convient toutefois de relativiser l'activité des transports solides contemporains : pendant une grande partie du XIXe siècle, les riverains eurent à combattre d'incessants exhaussements du chenal par des opérations de curage, et par le rehaussement et un renforcement des digues (Blanc, op. cit.) ; depuis plusieurs décennies, il n'existe plus aucun problème d'exhaussement de la Gresse entre ses digues.

Les éléments développés ci-dessus semblent indiquer qu'à l'échelle du bassin versant de la Gresse la déprise rurale au cours du XXe siècle a conduit à une purge progressive de la charge grossière de l'amont vers l'aval : la diminution de la fourniture sédimentaire au sein de l'hydrosystème montagnard est progressivement exportée vers l'aval sous la forme d'une diminution progressive des transits par charriage. La plaine alluviale de la Gresse, partie distale du bassin-versant, ne paraît avoir que modérément enregistré ce changement. Ce temps de retard est probablement lié à la durée que nécessite la transmission de la charge de fond vers l'aval ; on assiste, semble-t'il ici, au mécanisme inverse de celui qui s'est produit au XVIIIe et XIXe siècle dans toute les grandes vallées alpines, avec la descente progressive du tressage par recrudescence des transports de charge de fond et migration vers l'aval des zones d'accumulation. Il est également possible que les travaux récents entrepris aux abords de la commune de Vif aient provoqué d'importants remaniements des fonds, ces réajustements masquant temporairement les tendances de la dynamique fluviale. Cette série d'observations revêt une importance non négligeable en terme de gestion de la ressource alluvionnaire. Des gestionnaires peu avisés, à la seule analyse de la dynamique des transports de charge de fond dans la partie distale du bassin-versant, pourraient en préconiser l'extraction d'une partie, sous prétexte que les apports paraissent forts. L'analyse du bassin dans sa globalité indique pourtant très clairement que cette ressource n'est pas renouvelable et qu'extraire ne ferait qu'accélérer le processus de purge de l'arborescence fluviatile.

### 5.3) La stabilisation des rivières de tête de bassin, une tendance qui se généralise

L'exemple de la Gresse, aussi convaincant soit-il, impose que l'on s'interroge sur son degré de représentativité par rapport aux autres rivières de tête de bassin. Il est indéniable que le nombre de monographies sur le changement des rivières relevant de la déprise rurale demeure à ce jour réduit : d'abord parce que les rivières sur lesquelles l'homme exerce une pression directe limitée sont peu nombreuses ; ensuite, parce que les études ont concerné d'abord les grandes rivières de vallée sur lesquelles les enjeux de gestion sont forts et complexes. Cependant, depuis environ 3 ans, nous avons orienté certaines de nos recherches personnelles ou des travaux d'étudiants sur cette thématique. Le but est “d'échantillonner”, en quelques sorte, sur tous les types de cours d'eau de tête de bassin (torrents, rivières de montagne, petites rivières du piémont alpin) et de dégager des tendances générales communes.

1) Nous avons déjà eu l'occasion d'évoquer assez longuement la stabilisation des torrents alpins par les opérations de correction torrentielle (voir chap. 3, §3.3.2). Bien que les séries RTM soient nombreuses dans les Alpes du Nord (voir fig. 3.12), les torrents qui ne constituait pas un enjeu majeur pour la maîtrise de la torrentialité n'ont pas fait l'objet d'intervention des forestiers. L'un des plus intéressants résultats acquis lors de l'étude des torrents de l'Arve (Peiry, 1988 ; Peiry, 1989 ; 1990) fut que bon nombre de bassins versants torrentiels s'étaient végétalisés de manière intensive au cours du XXe siècle. Cette végétalisation fut pour l'essentiel naturelle, l'homme donnant un coup de pouce à la nature sur les bassins corrigés par le RTM. Que l'homme ait été présent ou pas, il fallait de toute manière que les contraintes écologiques diminuent de manière significative pour permettre le développement végétal ; là où ce n'était pas le cas (trop fortes pentes, processus géomorphologiques trop actifs), le taux de végétalisation des bassins versants n'a guère évolué depuis la fin du XIXe siècle. Des études réalisées sur d'autres torrents que ceux de l'Arve sont venus depuis confirmer ces résultats : sur le Malnant, affluent du Fier supérieur en aval de Thônes, Moutard (1995) montre une progression des boisements par rapport à la situation fournie par la Mappe Sarde (1732) qui excède très largement les périmètres ayant bénéficié de l'intervention des services RTM. On peut regretter que Ballandras (1997), dans sa thèse sur le fonctionnement des torrents alpins, n'ait pas abordé plus en détail l'évolution récente du couvert végétal. Nous avons déjà cité plus haut le cas des torrents de la Drôme, dont l'activité morphogénique a considérablement diminué depuis 1946, en grande partie sous l'influence d'une phytostabilisation indépendante des actions de reboisement (Bravard, Landon, et al., 1997). Force est donc de conclure (provisoirement, en attendant de nouvelles
études) que le développement souvent spontané de la végétation correspond à la réponse des versants à une diminution d'activité naturelle des processus géomorphologiques. Cette phase de biostasie est également repérable sur d'autres types de milieux : par exemple, Delannoy (comm. orale, 1997) observe une phase de tr Vertinisation des émissaires karstiques depuis le début du XXe siècle. L'amélioration très rapide du climat depuis 1850, dernier maximum du Petit-Age-Glaciaire, n'est bien évidemment pas étrangère à cette évolution ; celle-ci a très probablement été facilitée par la diminution de la pression exercée par l'homme sur les versants, lors des différentes étapes de la déprise rurale.

2) Le comportement des *rivières de montagne* n'est pas différent de celui des torrents. Nous avons présenté le cas de la *Gresse* où la relation existant entre la diminution des surfaces de production sédimentaire et la purge du système fluvial nous a semblé évidente. Un autre exemple, non alpin mais montagnard tout de même, va dans le même sens, celui du *Tacon*, affluent de la Bienne dans le Parc Naturel Régional du Haut-Jura (Bravard & Peiry, 1994). Dans la partie méthodologique de cette étude (voir P1, § 3.3), nous avions mis l'accent sur la présentation de la technique mise en oeuvre pour établir le diagnostic, délaissant quelque peu les résultats de l'ex pertise. Celle-ci indique pourtant très clairement *une rup ture d'équilibre récente dans le bassin du Tacon* marquée par une purge sédimentaire de l'hydrosystème. Elle repo se sur : a) la réduction des apports solides au cours d'eau, en liaison avec la recolonisation végétale des versants depuis une cinquantaine d'années ; b) une série d'années déficitaires du point de vue hydrologique, entre 1950 et 1980, ayant probablement limité les apports et les trans ports de charge et facilité la conquête végétale des ver sants et du lit fluvial ; c) la reprise d'une hydraulicité plus forte au cours des années 1980 ayant entraîné un ajuste ment du chenal par incision. Il en est résulté la reprise d'activité de certaines érosions de berge (égrevines) loca lisées dans des concavités, par suppression de la butée de pied. Sur *l'Ubaye*, Piégay (1995) a déterminé que la sur face forestière globale de 13 communes était passée de 101 km² à 324 km² entre 1833 et 1988 (+320 %), 70 % des communes enregistrant plus d'un doublement de leur superficie forestière (p. 186 et suiv.). L'exode rural et la baisse de la pression pastorale furent des facteurs très favorables à la reprise spontanée des forêts, même si le reboisement a d'abord été volontaire (l'Ubaye est le plus grand périmètre de restauration français). L'auteur note également que la progression de la végétation fut parti culièrement sensible sur *l'Ouvèze* (+65%, soit 111 km²), l'explosion arborée touchant l'ensemble du bassin ver sant montagneux. Sur le *Giffre*, la végétalisation a été plus modeste, le taux de boisement passant de 28,6 % à 32,6 % entre 1907 et 1988. Sur le Giffre comme sur l'Ubaye à l'orée du XXe siècle, la réponse de la dyna mique fluviale prit la forme d'une biométamorphose de la bande active et la diminution de sa largeur. Sur

l'Ubaye, les facteurs anthropiques paraissent prépondérants, la très forte végétalisation des versants ayant modifié la dynamique des flux hydriques et sédimentaires ; sur le Giffre, les facteurs naturels ont la faveur de Piégay (1995), la fin du Petit-Age-Glaciaire étant marquée par une décroissance du nombre et de l'ampleur des crues (1890-1934).

3) Le cas des petits cours d'eau de tête de bassin drainant les avant-pays molassiques est tout aussi intéressant que les exemples précédents. Leur pente, moins forte que celle des rivières de montagne, leur confère un hydrodynamisme plus modéré. Plus qu'une modification sensible du comportement géomorphologique, le changement prend sur ces rivières l'allure d'une biométamorphose, d'autant plus marquée que l'homme a très souvent abandonné l'entretien de la végétation depuis plusieurs décennies. Sur l'Aire et la Drize, affluents franco-suisses de l'Arve (voir P 1, § 3.2), la végétation qui a envahi le chenal exerce un puissant contrôle sur la dynamique fluviale (Peiry, 1995). Il en est de même sur le Châlon, la Joyeuse et le ruisseau de Bagnols (affluent de la Savasse), petits cours d'eau de l'avant-pays dauphinnois récemment étudiés (Morin, 1996). Le rôle de la végétation est ici très ambigu et mérite que l'on y consacre quelques lignes :

a) elle a un effet stabilisateur indéniable, en armant les berges argileuses particulièrement sensibles à l'érosion de leur dense appareil racinaire ou en constituant des seuils transversaux qui tiennent le profil en long par leurs grosses racines horizontales (photo 3.13) ;

b) lorsqu'elle réduit de manière sensible les sections d'écoulement, elle favorise, par contre, la déstabilisation du lit en accroissant fortement les écoulements de crue et provoquant des anses d'érosion ou de profonds surcreusements des fonds (photo 3.14). Par ailleurs, la déstabilisation des arbres est fréquemment à l'origine de la formation de volumineux embâcles susceptibles de modifier notablement l'allure du profil en long et dont l'effet pourrait être désastreux en cas de crue exceptionnelle ; l'incidence des embâcles, bien connue sur les torrents, est un des éléments récents du fonctionnement de ces petites rivières dont la prise en compte par les gestionnaires s'avérera nécessaire dans l'avenir (Piégay, 1995).

En définitive, la confrontation des résultats acquis sur des milieux différents mais complémentaires indique, à l'échelle de l'ensemble de l'hydrosystème, la tendance à la phytostabilisation des versants. Celle-ci influence à des degrés divers la dynamique fluviale par l'intermédiaire d'une modification de la dynamique des flux d'eau et de sédiments. Si l'on se réfère au changement hydrologique, la phytostabilisation réduit le ruissellement, modifie les rythmes d'écoulement et accroît la capacité de stockage en eau des versants, en renforçant les écoulements hypodermiques, la rétention hydrique par la
végétation et l'évapotranspiration. La fourniture sédi-
mentaire alimentant les talwegs est également nettement
altérée par la diminution de l'érosion diffuse et la
décroissance d'activité des principaux processus géo-
morphologiques qui agissent à l'interface versant-chenal
(ruissellement concentré, glissements). Les rivières de
têtes de bassin, qu'elles soient dans des milieux où
l'énergie gravitaire est forte ou plus modérée, réagissent
de manière sensible à la diminution conjointe des flux
liquides (Ql') et sédimentaires (Qs'), d'abord par une ten-
dance à la purge de la charge alluviale, ensuite par la
fixation des formes du chenal par la végétation. Cette
 évolution de l'activité des zones de recharge sédimentai-
re indique donc très clairement que l'insuffisance des
transits de charge de fond dans les lits fluviaux de vallée
pourra difficilement être inversée dans l'avenir, sans des
mesures de gestion visant à restaurer le continuum
amont-aval de la fourniture sédimentaire et des trans-
ports solides.
<figure><img src="image_185.png" /></figure>
<figure><img src="image_186.png" /><figcaption>Photo 3.9 - GRESSE.
Incision du chenal au détriment du lit de galets se traduisant par la transformation de la plaine d'inondation en basse terrasse (Cliché : E. Ployon, 1996).</figcaption></figure>

<figure><img src="image_187.png" /><figcaption>Photo 3.10 - GRESSE.
Protection des berges par l'appareil racinaire des arbres poussant dans la plaine d'inondation (Cliché : E. Ployon, 1996).</figcaption></figure>

<figure><img src="image_188.png" /><figcaption>Photo 3.11 - GRESSE.
Purge de la charge de galets en période de pénurie de recharge sédimentaire ; l'incision est bloquée par la présence du bedrock schisteux (Cliché : E. Ployon, 1996).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_189.png" /><figcaption>Photo 3.12 - GRESSE. Incision du chenal bloquée par les schistes. la présence de quelques blocs sur le substratum témoigne du démantèlement récent de l'alluvium (Cliché : E. Ployon, 1996).</figcaption></figure>

<figure><img src="image_190.png" /><figcaption>Photo 3.13 - DRIZE. Protection des berges argileuses par l'appa-reil racinaire des arbres poussant en bordure du chenal (Cliché : J.-L. Peiry, 1994).</figcaption></figure>

<figure><img src="image_191.png" /><figcaption>Photo 3.14 - DRIZE. Destabilisation du chenal par la végétation. En poussant dans le chenal, les vieux arbres diminuent la section mouillée et accroissent les vitesse d'écoulement. Il en résulte des érosions de berge et de profonds surcreusement du fond (Cliché, J.-L. Peiry, 1994).</figcaption></figure>
# CHAPITRE 6

## SYNTHÈSE ET DISCUSSION : LA MÉTAMORPHOSE DES RIVIÈRES DES ALPES DU NORD ET SON APPORT POUR LA CONNAISSANCE DES MÉCANISMES DE L'IMPACT

6.1) Une tendance continue à l'altération des flux hydriques et sédimentaires depuis 150 ans, dans les Alpes du Nord

6.2) Des résultats qui font progresser la connaissance des mécanismes de l'impact et les concepts qui s'y réfèrent

### Résumé du chapitre 6

L'étude des rivières des Alpes du Nord permet de faire progresser la connaissance des mécanismes de l'impact et les concepts qui s'y réfèrent : 1) elle met en évidence le fait qu'un aménagement fluviatile n'engendre jamais un impact simple, mais un enchaînement de réponses qui se mettent en place sur plusieurs années, voire plusieurs décennies, et débordent très largement du strict cadre spatial où les travaux ont été exécutés ; 2) elle conduit à s'interroger sur les pas de temps auxquels les changements se produisent, la transmission des changements hydrologiques étant beaucoup plus rapide que celle de la charge de fond, soumise à des délais parfois forts longs ; 3) elle révèle le rôle fondamental des héritages paléoenvironnementaux, trop souvent ignorés des aménageurs et pourtant si importants pour une prévision correcte de l'impact ; 4) elle montre que les interventions de l'homme engendrent des ruptures conduisant à l'accélération très sensible de l'évolution géomorphologique et écologique des unités fonctionnelles du chenal ou de la plaine d'inondation ; 5) elle indique que depuis plusieurs décennies, le rythme des aménagements est beaucoup plus rapide que la durée de la réponse complexe. Il en résulte une dérive progressive des hydrosystèmes fluviaux nord-alpins qui pose le problème de l'irréversibilité des changements à l'échelle de temps du gestionnaire, les interventions de l'homme visant à atténuer les impacts induits par les aménagements précédents. Cette fuite en avant ne peut, en aucune manière, être assimilée à une procédure de gestion ; 6) elle incite à se questionner sur ce qu'est la qualité physique d'un cours d'eau dans un contexte de changement accéléré et sur les moyens de la restaurer en traitant les problèmes locaux, tout en respectant les modalités de fonctionnement à l'échelle du bas-sin-versant.
<figure><img src="image_192.png" /></figure>
## 6.1) Une tendance continue à l'altération des flux hydriques et sédimentaires depuis 150 ans, dans les Alpes du Nord

1) Les perturbations directes des cours d'eau induites par les activités humaines, depuis environ 150 ans, sont venues se surimposer à une dynamique fluviale que l'on ne doit pas considérer comme stable et immuable à l'échelle de temps d'un à deux siècles. C'est pour cela que nous employons le terme de *dynamique de référence* plutôt que d'état de référence pour qualifier les caractéristiques fonctionnelles des rivières des Alpes du Nord avant la grande phase d'aménagement fluviatile. Les variations morphodynamiques sont analysées en se référant aux *"changements de régime"* du moteur de la dynamique fluviale, c'est à dire les variations relatives des flux d'eau (QI) et de sédiments (Qs) (Schumm, 1977; Starkel, 1983). Si on analyse ce qui s'est produit depuis l'Époque Moderne, la crise climato-anthropique du Petit Age Glaciaire s'est traduite par l'augmentation conjointe des flux liquides (Qs⁺) et solides (Qs⁺) (Thom & Ledger, 1976; Grove, 1972, 1987), les premiers intervenant probablement de manière plus précoce (dès le XIVᵉ siècle) que les seconds (Bravard, 1989). L'adaptation de

la dynamique fluviale à ces nouvelles conditions de charge et de débit fut l'accentuation du tressage, l'augmentation de la largeur de la bande active et l'exhaussement du plancher alluvial. *C'est dans ce contexte d'écoulements forts et de transports solides surabondants que les premières activités humaines touchant directement ou indirectement les cours d'eau se sont développées (endigue-ment, correction torrentielle)* (fig. 3.39).

2) *La fin du Petit-Age-Glaciaire a affecté la dynamique des flux d'eau et de sédiments alimentant les hydrosystèmes fluviaux nord-alpins.* Elle a été marquée par une très rapide amélioration des conditions climatiques. Avec un temps de réponse plus ou moins long selon les bases-versants<fnref n="1" />, cette diminution progressive des contraintes du climat a eu des conséquences sur la morphogenèse et a conduit à une lente phytostabilisation ; les exemples de la végétalisation spontanée de certains torrents de l'Arve, évoquée dans le chapitre précédent, en sont l'illustration. Celle-ci a progressivement conduit à une baisse naturelle des flux d'eau et de sédiments, renforcée dans les décennies suivantes par la diminution de la pression de l'homme sur les versants (déprise rurale) (voir fig. 3.39) ; cette dernière semble particulièrement

<figure><img src="image_193.png" /></figure>

**Figure 3.39 - Modèle conceptuel des variations relatives des flux de sédiments (Qs) et des débits liquides (QI) sur les rivières des Alpes du Nord depuis le milieu du XIXᵉ siècle. Les flux Qs et QI abondants de la fin du Petit-Age-Glaciaire servent de référence pour les changements relatifs.**

<footnote n="1">¹ En fonction de leur altitude moyenne, de leur orientation, de leur pente, de leur degré de déstabilisation initial...</footnote>
marquée depuis la seconde guerre mondiale. En moins d'un siècle, ces changements complexes ont conduit à la phytostabilisation de versants très dégradés et à la diminution de l'activité d'un grand nombre de processus de versant. Pour des raisons de délai de réponse des systèmes (délais de la pédogenèse, des processus de colonisation végétale ; durée des temps de transfert amont-aval de la matière...), les conséquences de ces changements de la dynamique des flux sur les hydrosystèmes fluviaux sont probablement sensibles, à une macro-échelle, depuis moins de trente ans. Il convient donc de conclure que, pendant tout le XXe siècle, l'aménagement des cours d'eau a été développé *dans un contexte de diminution*, d'abord lente jusqu'à la seconde guerre mondiale, puis ensuite plus rapide, des entrées d'eau (QI⁻) et surtout *de matière (Qs⁻)* dans l'hydrosystème, avec la progrèsion de la phytostabilisation naturelle (déprise rurale) ou provoquée (actions RTM).

3) *Les perturbations anthropiques directes du XXe siècle ont accentué la modification indirecte des flux d'eau (QI⁻) et de sédiments (Qs⁻).* Les flux sédimentaires ont très certainement été beaucoup plus touchés que les flux hydriques (voir fig. 3/39) : a) dans le contexte actuel de pénurie de charge, l'endigement, qui dans un régime de fort transit solide provoquait avant 1950 l'exhaussement du chenal, limite aujourd'hui très fortement les possibilités de recharge du lit fluvial par érosion latérale (Qs⁻) ; b) comme nous l'avons longuement développé dans le chapitre précédent, l'aménagement hydroélectrique, qui a connu un très fort essor après la seconde guerre mondiale a altéré les flux liquides (QI⁻) et les transports solides (Qs⁻), en provoquant des ruptures dans le *continuum* amont-aval et en modifiant la dynamique des charriages ; c) les *extractions* de gravier réalisées dans le chenal ont purgé les rivières de vallée de leur charge alluviale (Qs⁻), l'incision affectant même le stock lentement accumulé au cours de la période historique, voire d'une partie de l'Holocène (Peiry & Bravard, 1989) ; d) plus récemment, les mesures d'ingénierie prises pour stabiliser les profils en long en construisant des *seuils sous-fluviaux* ont encore diminué une charge solide (Qs⁻) déjà fortement déficitaire. Le bilan global d'un siècle et demi de perturbation des hydrosystèmes fluviaux des Alpes du Nord plaide donc en faveur *d'une très forte diminution des flux solides et de l'altération des flux liquides à des degrés divers selon le cours d'eau*. La partition de l'hydrosystème en compartiments étanches (ruptures du continuum amont-aval) et la phytostabilisation des cours d'eau de tête de bassin versant, que ce soit en montagne ou sur le piémont, compromet tout retour en arrière à court ou moyen terme.

4) Sur beaucoup de cours d'eau des Alpes du Nord, la tendance évolutive contemporaine est la phytostabilisation des formes qui faisaient partie du chenal il y a moins

de 50 ans. C'est le cas de nombreux petits cours d'eau, que l'absence d'entretien rend de plus en plus difficile à parcourir (Aire, Drize, affluents de tête de bassin drainant le Bas Dauphiné, affluents du Fier...). C'est également une situation que l'on rencontre couramment sur les grands cours d'eau : les exemples du *Drac*, de l'Isère *dans le Grésivaudan* l'attestent ; une étude en cours sur l'Isère *dans la Combe de Savoie* montre une évolution identique ; des îles boisées occupent les quelques espaces où l'Arve dispose encore d'une latitude de divagation latérale (photo 3.15) ; sur l'Arc inférieur, le fort développement végétal enregistré depuis une vingtaine d'années a déjà nécessité l'intervention des gestionnaires, notamment à la suite de la forte crue de septembre 1993. Cette phytostabilisation prend deux formes :

a) Sur les surfaces anciennement occupées par le chenal et qui subissent aujourd'hui des contraintes hydrodynamiques moins fortes que dans le passé du fait de la métamorphose géomorphologique (chenalisation des écoulements, incision) ou de l'altération hydrologique (débits résiduels), la phytostabilisation a débuté il y a plusieurs décennies. *Actuellement se met en place une forêt alluviale d'une extension et d'un degré d'évolution jamais enregistrés depuis le Petit Age Glaciaire*, comme nous l'avons décrit sur le Drac dans la plaine de Grenoble ; ce nouveau paysage, où la présence de grands arbres est la règle, contraste avec la faible extension du corridor végétal pionnier, lorsque les rivières étaient très-sées. Dans les zones où la capacité de rajeunissement des biotopes par la migration latérale du chenal n'existe plus (par ex. Drac et Isère endigués), la forêt alluviale de bois dur s'installe et s'enrichit très rapidement en espèces non alluviales, perdant ainsi une partie de ses spécificités. A l'image de ce que l'on enregistre classiquement dans le cas de l'enrichement des versants ou de colonisation végétale des lits fluviaux (Bravard, Amoros *et al.*, 1986), l'accroissement de la biodiversité lié à la diversification des biotopes et l'augmentation de la richesse spécifique sont un phénomène temporaire, d'une durée de quelques dizaines d'années tout au plus. En effet, l'insuffisante activité des processus géomorphologiques ne permet pas le rajeunissement des formes et des biotopes et le maintien de la diversité biogéographique. Dans les zones où la capacité de rajeunissement subsiste (par ex. Drac en amont de pont de Claix), le développement de la forêt alluviale pose aux gestionnaires le problème du risque engendré par l'arrachage et le transport d'une masse considérable de débris ligneux grossiers, en particulier si la métamorphose du chenal le rend inadapté à l'écoulement d'une grande crue sans de gros dommages à la végétation riveraine.

b) Sur d'autres rivières, le développement de la végétation se produit *dans un chenal dont les dimensions sont depuis plus d'un siècle fortement réduites par les digues* (Isère et Drac). Intervenue au cours des 15 dernières années tout au plus, la phytostabilisation a trans-
<caption>Tableau 3.16 - Fréquence actuelle et passée du mouvement de la charge de fond sur le Drac dans la plaine de Grenoble</caption>

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

<table><thead><tr><th>Période</th><th>Pente</th><th>Largeur moyenne (m)</th><th>Débit critique de mise en mouvement (m<sup>3</sup>.s<sup>-1</sup>)</th><th>Fréquence de mise en mouvement (j.an<sup>-1</sup>)</th><th>Puissance spécifique (W.m<sup>-2</sup>)</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="2">Avant 1950 :<br/>- zone tressée<br/>- zone endiguée</td><td>0,0037</td><td>250</td><td rowspan="2">220-260</td><td rowspan="2">&lt;8</td><td>30-40</td></tr><tr><td>0,0030</td><td>130</td><td>50-60</td></tr><tr><td>Période d'extraction alluvionnaire (1955-1970)</td><td>localement<br/>&gt;0,0050<br/>(nickzones)</td><td>120</td><td>130-150</td><td>70</td><td>55-65</td></tr><tr><td>Drac actuel chenalisé</td><td>0,0020</td><td>100</td><td>250-300</td><td>&lt;4</td><td>50-60</td></tr></tbody></table>

formé les bancs de galets mobiles en îles végétalisées stables. L'hypothèse actuelle en cours de vérification (thèse de F. Vautier en préparation) est que la diminution de la fréquence et de l'ampleur des charriages constitue la cause principale de ce changement : 1) diminution de la fréquence sous l'effet d'un pavage d'incision du chenal résultant d'un transport différentiel des éléments les moins grossiers de la charge et du maintien en place des particules dont la mise en mouvement est rare ; 2) décroissance de l'ampleur des charriages, parce que la charge mobilisable est aujourd'hui peu abondante. La modification de la fréquence de mise en mouvement des galets est ainsi particulièrement sensible sur le Drac dans la plaine de Grenoble (Peiry & Nouguier, 1994) (tab. 3.16). La formation d'îles végétalisées dans le chenal pose des problèmes spécifiques aux gestionnaires : tout d'abord, celle-ci dirigent les écoulements contre les digues à la manière d'épis transversaux, ce qui provoque la détérioration des protections de berge ; ensuite, en accroissant la rugosité de forme du chenal, elles augmentent sensiblement les lignes d'eau de crue, provoquant des risques de submersion des digues ; enfin, elles ne résisteraient probablement pas à une très forte crue, le transit de masses considérables de grands arbres sous des ponts au tirant d'air faible étant loin d'être assuré. Il est à noter qu'une forte incertitude demeure sur l'ampleur de la crue nécessaire à la destruction des îles végétalisées : sur l'Isère, les crues de faible périodicité de retour (<10 ans) exhaussent les îles plus qu'elles ne les érodent (voir P2, § 3.4) ; sur l'Arc, la crue cinquantennale de septembre 1993 n'a eu qu'une incidence très limitée sur la végétation poussant dans le chenal. Ces cours d'eau sont peut-être des exceptions, parce que transportant d'énormes quantités de matière en suspension, dont la sédimentation accroît considérablement la cohésion des formations alluviales. La faible résistance de la végétation du Drac en aval de la retenue de Notre-Dame-de-Commiers, sur un substrat grossier dépourvu de formations superficielles et dans un chenal particulièrement inadapté à l'écoulement d'une crue, plaide en cette faveur. Cette incertitude et l'impossibilité de répondre avec précision aux questions des gestionnaires indiquent qu'une phase de recherche fondamentale sur les mécanismes de l'arrachement est aujourd'hui nécessaire.

5) La tendance actuelle est à la stabilisation des hydro-systèmes nord-alpins, notamment sous l'effet de la végétalisation. Cependant, une couverture végétale trop dense, âgée et non entretenue peut sous certaines conditions être un facteur de déstabilisation de l'hydro système : a) sur les petits cours d'eau de piedmont, la diminution des sections d'écoulement par les troncs d'arbres ou les souches crée des reprises, pour l'instant ponctuelles, de l'érosion du fond et des berges (Aire, Drize, cours d'eau du Bas-Dauphiné) ; les chablis touchant principalement les vieux arbres favorisent la formation d'embâcles qui, s'ils ne sont pas régulièrement enlevés, créent les conditions d'un déséquilibre morphodynamique ; b) certaines rivières de montagne, sur lesquelles la végétalisation favorise la concentration des écoulements et l'incision, peuvent manifester un regain d'instabilité résultant de l'accroissement de l'activité de certains processus de versant (Tacon, Flumen, Gresse) ; c) les conditions de retour à des crues catastrophiques sont actuellement réunies sur certains torrents alpins. La surcharge de glissements potentiellement instables par des forêts âgées de plus d'un siècle (Ballandras, 1997), l'augmentation de la fréquence des bois morts dans le chenal torrentiel, liée à la chute des vieux arbres, multiplient les risques d'obstruction du chenal par les bois et les sédiments en cas d'épisode hydro-météorologique exceptionnel ; les risques de déstabilisation généralisée provoquée par une crue de débâcle sont, de ce fait, à envisager sérieusement (par ex. torrents drainant le massif de Belledonne, dans la vallée du Grésivaudan) ; d) les cours d'eau drainant les grandes vallées alluviales ne sont pas à l'abri de ces déstabilisations accidentelles. Les risques de crue catastrophique que fait courir à la ville de Grenoble la multiplication des grands arbres dans le chenal contemporain du Drac ou de l'Isère en sont l'illustration parfaite. Ces exemples sont intéressants du point de vue conceptuel car ils montrent, qu'en situation très stable, des boucles de rétroaction négatives tendant à favoriser un retour à l'instabilité des processus géomorphologiques peuvent se mettre en place. Il est probable cependant que cette instabilité prendrait une forme différente de celle que
l'on a connu au siècle passé ; étant engendrée à l'occasion de phénomènes paroxystiques de faible fréquence, elle serait plus transitoire et de toute manière, beaucoup moins généralisée. Ses conséquences sur le milieu et les activités humaines n'en seraient pas pour autant atténuées.

## 6.2) Des résultats qui font progresser la connaissance des mécanismes de l'impact et les concepts qui s'y réfèrent

1) L'analyse des changements géomorphologiques affectant les rivières des Alpes du Nord montre qu'un aménagement fluviable, quel qu'il soit, n'engendre jamais un impact simple, mais un enchaînement de réponses qui se mettent en place sur plusieurs années, voire plusieurs décennies, et débordent très largement du cadre spatial strict où les travaux ont été exécutés. Les changements sont transmis à d'autres compartiments de l'hydrosystème via les flux d'énergie et de matière qui contrôlent les processus géomorphologiques et écologiques. Dans le chenal, la transmission des changements est particulièrement efficace vers l'aval, sens préférentiel de l'écoulement ; elle se produit également dans les autres directions de l'espace : vers l'amont, comme l'illustre le développement de l'érosion régressive provoqué par l'extraction de granulats ; latéralement, via les échanges de surface et souterrains entre le chenal et les unités fonctionnelles de la plaine d'inondation ; verticalement enfin, en relation avec les changements d'altitude du lit fluvial. Ce principe, connu sous le nom de réponse complexe depuis les travaux de Schumm (1977), est fondamental pour l'évaluation de l'impact de tout nouveau projet touchant le cours d'eau. La réponse complexe, tant spatialement que temporellement, est encore peu souvent prise en compte dans les études d'impact actuelles (Persat, 1990).

2) Il convient de considérer de manière distincte les changements affectant les flux hydriques (QI) et ceux touchant les flux sédimentaires (Qs), leur incidence sur la réponse de l'hydrosystème étant différente. Les études réalisées sur les rivières alpines ont montré que les ajustements de la dynamique fluviale aux variations hydrologiques (QI), sous l'effet des variations interannuelles du débit ou de fluctuations se manifestant sur des périodes plus longues, se font avec un temps de réponse bref. L'exemple du Drac en est une illustration (Peiry & Vivian, 1994; Peiry, cette étude) ; les bioajustements de la bande active du Giffre ou de l'Ubaye à l'occurrence des crues en sont d'autres (Piégay, 1995). Les ajustements de la dynamique fluviale aux changements affec-

tant la fourniture et le transit de la charge grossière (Qs) sont beaucoup plus lents, d'une part, parce qu'ils sont soumis à des processus de production dont la vitesse d'évolution est faible<fnref n="2" />, d'autre part, parce que dans l'hydrosystème fluvial, la transmission amont-aval des flux sédimentaires grossiers demande du temps<fnref n="3" />. Le délai entre l'augmentation ou la diminution de la production des zones de fourniture sédimentaire et la réponse de la dynamique fluviale est d'autant plus long que le cours d'eau est éloigné des sources de matériaux et que l'hydrodynamisme est faible. De nombreux exemples illustrent le rôle de ce temps de réponse, qui est de quelques décennies sur les cours d'eau de têtes de bassin versants (Peiry, 1990; Piégay, 1995), plusieurs siècles dans les grandes vallées alpines (Peiry, 1987; Bravard, 1989; Salvador, 1991), voire plusieurs millénaires sur les grands organismes fluviaux (Bravard, 1994). Il est indis pensable de prendre en compte le temps de réponse dans les recherches paléoenvironnementales, en particulier si l'objectif est de corrêler des observations paléoenvironnementales aux facteurs de la variation des flux, telles que, par exemple, les fluctuations climatiques.

3) Sur une rivière déséquilibrée, les héritages paléoenvironnementaux peuvent jouer un rôle considérable sur le diagnostic de l'impact. Ils peuvent très largement l'accentuer par rapport aux prévisions des experts : l'exhumation de formations fines hautement affouillables dans la vallée de l'Arve, près de Cluses, ou sur le Fier supérieur, en aval de Thônes, n'est pas étranger à l'ampleur de l'incision du chenal. Dans d'autres situations, les héritages paléoenvironnementaux peuvent sensiblement atténuer l'impact : le dégagement de formations alluviales grossières héritées d'un hydrodynamisme plus actif que l'actuel, l'affleurement du substratum jusqu'alors enfoui dans l'alluvium sont capables de bloquer durablement l'abaissement du chenal, même si les pentes d'équilibre prévues par les modèles numériques ne sont pas encore atteintes. Une prévision correcte de l'impact nécessitera donc la prise en compte des héritages paléoenvironnementaux dans toute étude cherchant à déterminer quelles seront les conséquences d'un aménagement. Cependant, rares sont les études où les héritages sont effectivement analysés assez finement pour être introduits dans la modélisation de l'impact.

4) Il faut souligner une fois encore que la plupart des types d'aménagements du chenal identifiés<fnref n="4" /> ont actuellement des effets sensiblement identiques sur la dynamique des flux. Ils viennent renforcer une tendance générale des bassins versants à la biostabilisation dont l'origine est à la fois climatique (après la crise du Petit

<footnote n="2">² Par exemple, le développement de la couverture végétale et l'accroissement de la biomasse se produisent sur plusieurs décennies et leurs effets sur la fourniture sédimentaire se font sentir avec un long délai.</footnote>

<footnote n="3">³ Le charriage ne se produit que quelques heures à quelques semaines par an dans les conditions les plus favorables. Les travaux de Salvador (1991) dans l'ombilic de Moirans ont montré que la progradation des formes de tressage était de l'ordre de 120 m.an⁻¹.</footnote>

<footnote n="4">⁴ Digues, barrages, prélèvements alluvionnaires, seuils sous-fluviaux...</footnote>
Age Glaciaire) et anthropique (déprise rurale). Si l'on se
réfère aux échelles de temps, les aménagements du che-
nal ont des conséquences qui se manifestent sous la
forme de ruptures aux effets temporaires ou permanents,
les processus étant altérés ou modifiés dans des délais
généralement brefs. Au contraire, les changements affec-
tant l'hydrosystème à l'échelle du bassin-versant sont
soumis à des rythmes beaucoup plus lents, sous le
contrôle des processus biologiques. Ainsi, la tendance
générale à la phytostabilisation des bassins versants que
l'on observe, en cette fin de XXe siècle, constitue un phé-
nomène dont l'origine remonte a une centaine d'années.
Il est aujourd'hui difficile de dire si l'effet de cette végé-
talisation sur la dynamique des flux et des sédiments a
atteint un optimum. La connaissance que nous avons des
hydrosystèmes fluviaux des Alpes du Nord nous incite à
penser que c'est probablement le cas pour la recharge
grossière. Il en va un peu différemment de la fourniture
de matière en suspension. D'abord, en raison du caractè-
re très ponctuel des zones de recharge<fnref n="5" /> : même si la végé-
tation continue de progresser, des surfaces nues de
dimension réduite assureront toujours une forte alimen-
tation en matériaux fins. Ensuite, parce que le milieu
montagnard recèlera toujours des espaces où les
contraintes géomorphologiques ou écologiques seront
telles que les conditions pour l'installation de la végéta-
tion demeureront très défavorables. Par ailleurs, des
mécanismes compensatoires existent. Ils peuvent
conduire à une réactivation des processus géomorpholo-
giques et à une augmentation de la fourniture sédimen-
taire ; ils commencent à se manifester sur tous les types
de milieux. La désaffection de l'homme pour les travaux
traditionnels d'entretien du réseau de draînage, l'insuffi-
sante gestion du vieillissement forestier dans certaines
zones sensibles (anciennes zones glissées, proximité des
lits torrentiels) en sont la cause principale.

5) Depuis une cinquantaine d'années, le rythme des aménagements des lits fluviaux est beaucoup plus rapide que la durée de la réponse complexe. De ce fait, les impacts directs et indirects se cumulent dans une "synergie d'impacts" (Bravard, 1987). Leurs causes "constituent un faisceau ; elles sont de nature différente, d'ancienneté variable, de localisation géographique précise ou diffuse, mais ont en commun cette particularité de cumuler leurs effets" (Bravard, 1986, p 397). De ce fait, il est souvent impossible d'identifier clairement la part de responsabilité d'un type d'aménagement plutôt que celle d'un autre dans l'évolution de l'hydrosystème fluvial. Ainsi, nous avons pris le parti d'examiner leur incidence sur les flux de matière et d'énergie, afin de dégager des tendances communes. Les combinaisons d'aménagements ont pour effet :

a) d'engendrer une métamorphose fonctionnelle profonde de l'hydrosystème fluvial, dans les limites qu'imposent les constantes du milieu<fnref n="6" /> à l'échelle de temps de l'impact. Par exemple, la régression du tressage et l'apparition de conditions écologiques nouvelles ont conduit à une explosion démographique des populations végétales, à l'origine de l'extension spatiale des corridors de végétation alluviale. Elles sont aussi marquées par des modifications qualitatives affectant les successions végétales : on voit ainsi se développer des séquences biogéographiques d'un degré d'évolution jamais atteint sur les rivières nord-alpines, depuis plusieurs siècles au moins ; apparaissent également de nouveaux types d'assemblages biotiques que l'on peut qualifier d'innovations (Pautou, Girel et al., 1996 ; Pautou, Peiry et al., 1997). Elles résultent de la combinaison des caractères écologiques de ce que fut le milieu avant l'impact (le système apparaît ainsi doué d'une mémoire structurelle) et des caractères écologiques acquis du fait de l'impact ;

b) d'engendrer des ruptures conduisant à l'accélération très sensible de l'évolution géomorphologique et écologique des unités fonctionnelles du chenal ou de la plaine d'inondation. Par exemple, il est certain que l'incision des lits fluviaux s'est déjà produite au cours de la période historique notamment au Moyen Age (Peiry, 1986 ; Bravard, 1989 ; Peiry & Bravard, 1989). Ce qui est nouveau, c'est le rythme, la rapidité et parfois même l'intensité<fnref n="7" /> avec laquelle l'incision s'est manifestée. La végétation des zones soumises aux impacts subit, elle aussi, une évolution accélérée. Sur le Drac, par exemple, il a fallu moins de 50 ans pour qu'une forêt de bois durs (frêne et érable, robinier faux-acacia) se développe sur d'anciens chenaux de tressage. Il est frappant de constater que de telles ruptures se manifestent à des échelles temporelles très différentes : alors que l'échelle de temps à laquelle nous percevons l'impact est tout au plus séculaire, Delannoy (1997) relie les étapes karstogéniques successives affectant le Vercors et la Transversale de Ronda (Andalousie), qui se sont déroulées sur une partie du Pliocène et au Pléistocène, à des ruptures fonctionnelles manifestant des changements dans les "logiques géodynamiques". Force est donc de conclure que les ruptures et les changements qui leur sont associés sont inhérents à la dynamique des géosystèmes et sont indépendants de l'échelle temporelle à laquelle on les étudie.

6) Cumuls d'impacts et ruptures fonctionnelles conduisent à la "dérive" des hydrosystèmes fluviaux nord alpins. Pautou & Manneville (1995) parlent "d'évolution transitoire", les actions de l'homme étant "responsables d'un déplacement des caractères (du milieu), au fur et à

<footnote n="5">⁵ Le bassin de l'Isère en constitue une illustration convaincante.</footnote>

<footnote n="6">⁶ Géologie, relief, pente générale des cours d'eau qui conditionnent les forces gravitaires et l'intensité de l'énergie transitant dans le système.</footnote>

<footnote n="7">⁷ Les nombreux exemples d'abaissement des lignes d'eau dépassant 10 mètres dans les Alpes du Nord, mettant à jour des dépôts qui se sont sédimentés au début de l'Holocène, attestent du caractère particulièrement intense de l'incision contemporaine.</footnote>
<figure><img src="image_194.png" /><figcaption>Figure 3.40 - Schématisation de la “dérive” des hydrosystèmes fluviaux, sous l’effet des interventions successives de l’homme.</figcaption></figure>

mesure que l'homme a perfectionné les moyens de contrôle des flux" (p. 139). Nous employons à dessein le terme "dérive" parce que la métamorphose du système se produit par étapes successives dans lesquelles l'homme joue un rôle essentiel, et qu'elle pose le problème de la réversibilité des processus. Très schématiquement (fig. 3.40), la *prise de conscience* des transformations de l'hydrosystème générées par l'impact impose des *décisions* de correction conduisant à de nouvelles actions qui perturbent la dynamique des flux de matière et d'énergie ; le système s'adapte une nouvelle fois à ces changements. Le mécanisme conduisant à de nouvelles prises de décision se poursuit si la réponse du milieu continue à être

une gêne pour les riverains. On observe donc que les interventions de l'homme consistent généralement en une succession de corrections visant à atténuer les impacts induits par les aménagements précédents. Cette fuite en avant ne peut en aucune façon être assimilée à une procédure de gestion. Ainsi, il y a une centaine d'années, draînage et colmatage avaient pour objectif de combattre les remontées phréatiques dans les plaines d'inondation provenant de l'exhaussement du chenal entre les digues ; entre 1950 et 1980, les extractions de gravier permirent de régler le problème de la surabondance de la charge dans le chenal en provoquant l'incision ; au cours de la décennie 1980, la construction de
seuils sous-fluviaux contribua très largement à stabiliser les lits en cours d'abaissement rapide ; le déboisement extensif du chenal constituera très probablement l'étape prochaine de la correction de l'impact. Il est déjà pratiqué de longue date dans les lits court-circuités par les ouvrages hydroélectriques (Rhône, Durance) ; des opérations d'essartage sont également engagées depuis deux à trois ans dans les lits du Drac à Grenoble, sur l'Isère dans la Combe de Savoie ainsi que sur l'Arc, zones où le fort développement végétal inquiète les services de l'Etat.

Les notions de cumul d'impacts et de "dérive" conduisent à s'interroger sur le caractère irréversible de l'évolution. À l'échelle de temps géologique, la réversibilité totale des processus fluviatiles ne soulève guère de doute. Il en va tout autrement à l'échelle de temps séculaire<fnref n="8" /> : Bravard (1987, p. 400) insiste sur le fait que "dans le domaine géomorphologique, la puissance des solutions techniques conduit à l'irréversibilité des changements". Tout au long de cette étude, nous avons montré qu'un grand nombre de cours d'eau des Alpes du Nord sont tronçonnés en compartiments largement indépendants les uns des autres. Tout retour à un état antérieur nécessiterait simultanément une forte réactivation de la dynamique fluviale, en particulier des processus de recharge sédimentaire, et la reconstitution du continuum amont-aval. La réactivation de la dynamique fluviale n'est possible qu'à l'occasion de situations météorologiques exceptionnelles, engendrant de très fortes concentrations d'énergie ou conduisant à des dysfonctionnements brutaux. De nombreuses publications témoignent des conséquences géomorphologiques catastrophiques de certaines crues, généralement d'occurrence très supérieure à la crue centennale ; elles affectent les surfaces végétalisées, réactivent les processus géomorphologiques et détruisent les ouvrages de protection (Tricart, 1960 ; Beaty, 1974 ; Fabre, 1989 ; Cooper, Mason et al., 1990 ; Benech, Brunet et al., 1993). Par contre, la disparition de la segmentation amont-aval nécessiterait un événement d'une exceptionnelle violence ; celui-ci devrait être capable de détruire des ouvrages construits pour résister à des crues décamillénnales, ce qui apparaît hautement improbable. Il n'en demeure pas moins que l'abandon actuellement observé de plusieurs compartiments de l'hydrosystème pourrait, dans un futur proche, abaisser sensiblement les seuils à partir desquels une réactivation géomorphologique liée à un événement extrême est possible ; l'inadaptation de certains lits fluviaux à écouler des crues sans un arrachage et un transport massifs de végétation en constitue un exemple convaincant.

7) La métamorphose contemporaine des rivières des Alpes du Nord incite à s'interroger sur ce que peut être

la qualité physique d'un cours d'eau, dans un contexte de changement accéléré. Pautou, Girel et al. (1996, p. 59) insistent sur la nécessité d'aborder la métamorphose fluviale par une analyse des modifications des rapports quantitatifs entre les "sous-systèmes permanents<fnref n="9" /> et les "sous-systèmes temporaires". Les premiers procèdent du maintien fonctionnel de processus auto-entretenus, ce qui impose la subsistance des mêmes modalités de dissipation de l'énergie cinétique : à court terme, le rajeunissement des formes et des biotopes dans le cadre des migrations d'un chenal de méandrage permet la mise en place de cette catégorie de sous-systèmes ; à moyen terme, ces sous-systèmes sont capables d'une métamorphose comme l'indique par exemple le passage progressif des rivières à lit unique et incisé, au Moyen-Âge, aux rivières à lit tressé et exhaussé, lors du Petit Age Glaciaire. Les seconds sont liés à un stade de vie de l'hydrosystème et sont en rapport avec l'émergence de propriétés nouvelles résultant d'un changement des modalités de dissipation de l'énergie cinétique : les parties de la plaine alluviale situées à l'extérieur des digues en constituent un exemple.

Le maintien d'une forte proportion de sous-systèmes permanents témoigne d'une rivière en bonne santé et présentant une bonne qualité physique. Cette dernière est indépendante du degré d'évolution du sous-système permanent : ainsi, de notre point de vue, une rivière tressée où les séquences végétales demeurent à l'état pionnier, du fait d'un fort hydrodynamisme, n'est pas de moins bonne qualité qu'une rivière méandriforme à la dynamique fluviale plus sage, aux biocénoses plus diversifiées et agencées de manière plus complexe (juxtaposition d'unités évoluant sous l'influence de processus allogènes ou autogènes). La biodiversité devient donc un critère, à lui seul, insuffisant pour évaluer la qualité du milieu. Par contre, du point de vue biogéographique, les sous-systèmes à dynamisme permanent conservent un noyau dur d'espèces hygrophiles ou mésohygrophiles qui font leur spécificité. La baisse de la qualité physique d'un cours d'eau est d'autant plus marquée que les sous-systèmes à dynamisme temporaire gagnent en surface. Elle se produit dans le sens d'une fixation extensive des formes et de leur déconnexion plus ou moins rapide des flux hydriques superficiels et souterrains. Les sous-systèmes temporaires, même s'ils enregistrent un accroissement intermittent ou de plus longue durée de leur biodiversité, vont perdre progressivement leur spécificité avec la régression, voire la disparition des espèces de bois tendres et leur remplacement par une végétation mésophile, voire mésoxérophile, comme le montre l'exemple du Drac.

Les apports conceptuels issus de l'analyse des mécanismes de l'impact, la mise en évidence des tendances

<footnote n="8">⁸ ou à l'échelle de temps du gestionnaire.</footnote>

<footnote n="9">⁹ Nous préférerons employer les termes de "sous-système à dynamisme permanent" et "sous-système à dynamisme temporaire" qui sont, selon nous, plus précis.</footnote>
générales de la métamorphose des rivières des Alpes du Nord sur un pas de temps d'environ 150 ans, les éléments de réflexion sur ce qu'est la qualité physique des cours d'eau fortement anthropisés sont autant d'éléments permettant d'élaborer des principes généraux pour la gestion des hydrosystèmes fluviaux. Les liaisons amont-aval des différentes unités spatio-temporelles du bassin versant, mais également verticales et transversales résultant de la dynamique des flux de matière et d'énergie imposent d'envisager la gestion par une approche globale. Celle-ci doit permettre de traiter des problèmes locaux, dans le respect des modalités de fonctionnement de l'ensemble du bassin-versant.
<figure><img src="image_195.png" /><figcaption>Photo 3.15 - ARVE. Développement d'îles boisées dans le lit de l'Arve en aval de Bonneville (Cliché : J.-L. Peiry, 1993).</figcaption></figure>

<figure><img src="image_196.png" /><figcaption>Photo 3.16 - DRAC COURT-CIRCUITÉ DE NOTRE-DAME-DE-COMMIERS. Développement de la forêt alluviale dans l'ancien chenal tressé ; cette situation contraste avec le faible développement végé-tal lorsque le tressage était fonctionnel (voir photo 3.4) (Cliché : J.-L. Peiry, 1993).</figcaption></figure>

<figure><img src="image_197.png" /><figcaption>Photo 3.17 - DRAC COURT-CIRCUITÉ DE NOTRE-DAME-DE-COMMIERS. Physionomie du chenal du Drac après la coupe à blanc de la végétation réalisée au printemps 1997 (Cliché : J.-L. Peiry, 1997).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_198.png" /></figure>
# CHAPITRE 7

## IMPACTS ET GESTION DES HYDROSYSTÈMES FLUVIAUX : LA SPÉCIFICITÉ DES COURS D'EAU ALPINS

7.1) Positionnement philosophique

7.2) L'évolution des relations homme-hydrosystème fluvial au cours des 200 dernières années

7.3) De nouvelles alternatives de gestion : l'ingénierie géomorphologique

7.4) Discussion et conclusion

### Résumé du chapitre 7

Depuis une décennie environ, par suite de l'incapacité de la société à maîtriser la dérive des hydrosystèmes fluviaux, on assiste à l'émergence d'une conscience environnementale, dont témoigne le concept moral de développement durable. Il en résulte la mise en place progressive de principes de restauration des cours d'eau que les techniques classiques d'ingénierie fluviale sont inaptes à satisfaire, parce que nécessitant une analyse à la fois fine et approfondie des mécanismes géomorphologiques et écologiques. Cela a conduit à la naissance d'un nouveau corps de concepts et de techniques, l'ingénierie géomorphologique, dont la finalité est la "re-création de caractéristiques morphologiques (et écologiques) durables" (Brookes, 1995). Elle tend développer des stratégies alternatives à l'échelle du tronçon de rivière et à l'échelle du bassin-versant. Développée jusqu'à une date récente, pour l'essentiel, sur les petites rivières de l'Europe du Nord, l'ingénierie géomorphologique en est à son tout début sur les grands cours d'eau, où elle se pose en des termes très différents. Dans les Alpes du Nord, elle consiste à promouvoir des stratégies visant à traiter les causes des impacts et des dérives environnementales, et non plus uniquement les conséquences. Cela consiste principalement à restaurer les conditions de fonctionnement du chenal, des berges, et à préserver l'intégrité du corridor fluvial ; il s'agit également de favoriser la fourniture et les transits de la charge de fond, tout en œuvrant pour le maintien du continuum amont-aval. Plusieurs exemples des possibilités offertes par l'ingénierie géomorphologiques pour la gestion des rivières des Alpes du Nord sont présentés, notamment sur l'Arve, l'Isère et le Drac. Ils montrent que des solutions alternatives de gestion existent pour simultanément gérer les rivières au niveau local, comme à l'échelle de l'ensemble du bassin-versant. Cette approche pose le problème de la nécessité d'une coopération symbiotique entre l'homme et le milieu, dans le souci du respect des forces régissant les mécanismes environnementaux.
<figure><img src="image_199.png" /></figure>
## 7.1) Positionnement philosophique

L'analyse des modalités complexes de l'impact et de la transformation des hydrosystèmes fluviaux incite à une réflexion plus globale, réflexion qui n'est pas sans jouer un rôle sur la manière d'aborder la gestion des hydrosystèmes fluviaux. A la suite de J.-M. Pelt (1996) s'interrogeant sur le "sens et la cohérence de l'Univers", on ne peut qu'être frappé de l'unité du fonctionnement régissant la matière à toutes ses échelles, du macrocosme au microcosme : "depuis l'origine, le jeu simultané des forces centrifuges et centripètes est en place" (Pelt, op. cit., p. 15). On l'observe à l'échelle de l'univers où les forces d'expansion contrastent avec les forces de condensation pour engendrer l'agglomération des poussières stellaires et la formation des astres ; on l'observe à l'échelle de notre planète où les "forces de construction (érection) et de destruction (érosion) sont ici continuellement à l'œuvre" (Pelt, op. cit., p. 29) ; on l'observe également à l'échelle de notre société "au sein de laquelle s'exercent les conflits les plus cruels, mais aussi les solidarités les plus émouvantes" (Pelt, op. cit., p. 101). L'unité dans la dualité, devient unité dans la diversité lorsque l'on observe à quel point chaque corps planétaire de notre système solaire, chaque écosystème de notre planète, chaque homme est une entité unique portant en elle la mémoire de son vécu, tout en étant également façonné par ce vécu. Cette mémoire qui marque la physsionomie et témoigne du fonctionnement passé de ces entités, ce sont, par exemple, ces milliers de cratères qui couvrent la lune, comme autant de rides d'un vieil astre buriné par le temps ; ce sont ces couches fossilifères qui servent de référence pour la datation des formations géologiques terrestres ; ce sont ces "arrangements originaux" d'espèces végétales témoignant simultanément des modes de fonctionnement anciens et plus récents des écosystèmes de plaine alluviale (Pautou, Girel et al., 1996). Cette mémoire individuelle est également inscrite dans le patrimoine génétique de l'homme, faisant de nous des descendants directs des tailleurs de silex du Néolithique, comme l'actualité scientifique l'a récemment démontré.

L'étude des rivières des Alpes du Nord permet de retrouver ces règles dans le fonctionnement des hydrosystèmes fluviaux. Par exemple, on retrouve la dualité dans les processus de construction/destruction incessants des formes fluviales et des biotopes en relation avec le maintien d'une dynamique fluviale active. La diversité apparaît à de multiples niveaux : diversité statique ou instationnée tout d'abord, dans l'agencement complexe et unique des unités fonctionnelles d'un tronçon de rivière,

qui fait que chaque cours d'eau ou portion de cours d'eau est différent d'un autre, bien que soumis aux mêmes types de processus ; diversité dynamique ensuite, parce que l'évolution spatio-temporelle des flux de matière et d'énergie, que le changement soit d'origine naturelle ou humaine (ou les deux), induit des réponses qui ne sont jamais parfaitement identiques sur toutes les rivières. A ce propos, on a longuement évoqué le rôle des héritages, cette mémoire des fonctionnements du passé dont témoigne encore aujourd'hui le modelé des plaines alluviales. Très souvent, elle déjoue les prévisions des experts chargés de déterminer les impacts d'un aménagement ; en effet, ceux-ci se fondent sur des modèles<fnref n="1" /> qui négligent le caractère unique de chaque cours d'eau au détriment des seuls critères de ressemblance ou de similitude, eux-mêmes établis sur des liens de causalité ou des hypothèses souvent simplistes<fnref n="2" />. A propos de l'effet de serre pour lequel les prévisions des modèles ne semblent pas conformes à l'observation, Leroux (1996, p. 208) écrit avec justesse que les modèles ont pour caractéristique "d'offrir à la sortie ce qu'ils ont reçu en entrée comme concept théorique". Ces concepts théoriques reflètent "l'état de l'art" à un instant donné ; il n'y a donc rien de plus dangereux que de les considérer comme étant des postulats immuables. A ce propos, Huggett (1993, p. 181 et suiv.) insiste sur l'extrême prudence indispensable dans toute démarche de modélisation, en particulier sur le niveau conceptuel de développement du modèle, le degré de finesse de la subdivision du domaine spatial étudié et le choix des méthodes mathématiques pour résoudre les équations du système. Il convient d'ajouter que la modélisation nécessite non seulement une très bonne connaissance des processus physiques, mais aussi des spécificités géographiques locales. Cela impose de disposer au préalable d'un corpus de mesures reflétant à la fois les disparités spatiales et temporelles (Guigo & Le Berre, 1989), corpus qui est relativement rare dans les faits.

Une des autres caractéristiques de l'unité de fonctionnement de la matière est la création permanente de conditions nouvelles. A propos des êtres vivants, Pelt (1996, p. 51) indique que "les phénomènes additifs, associatifs, coopératifs, symbiotiques, constituent sans nul doute l'un des moteurs de l'évolution créatrice". On retrouve cette additivité créatrice dans la reproduction : "la fusion de deux cellules génère un être neuf, doué de propriétés différentes de celles des parents" (op. cit., p. 62). On la retrouve également dans les mécanismes environnementaux. Par exemple, l'analyse des causes et des mécanismes des changements climatiques montre qu'interférent une multitude de paramètres externes ou internes

<footnote n="1">¹ Modèles physiques, modèles conceptuels, modèles mathématiques</footnote>

<footnote n="2">² Notre propos n'est pas ici de faire le procès de la modélisation qui est un outil indispensable, tant pour le chercheur dont elle fait avancer les concepts et méthodes de travail que pour l'aménageur, qu'elle aide dans sa prise de décision. Il s'agit tout au plus d'une incitation à les utiliser avec discernement, c'est-à-dire à reconnaître que la modélisation à des limites qu'il faut se garder de franchir. Dans les faits, on arrive généralement sans trop de peine à régler un modèle pour reconstituer rétrospectivement un événement ou un processus ayant fait l'objet d'une mesure, la démarche prospective conduit, quant à elle, à des résultats qui ne sont bien souvent que le reflet très partiel de la réalité.</footnote>
ayant chacun des amplitudes et des rythmes qui leur sont
propres (Joussaume, 1993 ; Duplessy, 1996 ; Leroux,
1996) : répartition des continents et des reliefs dont l'im-
portance est primordiale dans l'organisation de la circu-
lation atmosphérique et océanique ; triple variation des
paramètres orbitaux (cycles de Milankovitch) induisant
des changements de l'intensité du rayonnement solaire
reçu par la terre ; variations cycliques de l'activité solai-
re ; volcanisme apériodique qui opacifie la troposphère et
la stratosphère et affecte le bilan radiatif atmosphérique ;
activités humaines qui engendrent l'augmentation expo-
nentielle des gaz à effet de serre... *La combinaison com-
plexe et évolutive de toutes ces variables conduit à la
création permanente de conditions nouvelles*, illustrant le
principe d'irréversibilité du temps qui est l'une des
caractéristiques de l'approche systémique en géographie
(Guigo & Davoine, 1995). L'évolution des hydrosys-
tèmes fluviaux est, elle aussi, régie par les interrelations
entre divers types de mouvements intervenant à diffé-
rentes échelles de temps (Pautou, Girel *et al.*, 1996) : des
mouvements annuels cycliques relatifs au régime des
écoulements superficiels et des nappes phréatiques ; des
mouvements de "respiration" des bandes d'activité flu-
viale par le biais des processus d'érosion, de charriage et
de sédimentation (Piégay, 1993 ; Peiry & Vivian, 1994) ;
des mouvements lents, de faible intensité mais continus
pendant des siècles, voire des millénaires, reliés à la tec-
tonique comme sur la Saône (Bravard, 1990 ; Astrade,
1996) ou à des facteurs dynamiques internes au système,
comme le lent transfert amont-aval de la charge alluvia-
le (Bravard, 1994). *Les phénomènes d'innovation obser-
vés sur les rivières des Alpes du Nord et le Rhône par les
géomorphologues et les phytoécologues, auxquels
l'homme contribue fortement en accélérant la vitesse
d'évolution des systèmes, témoignent de la réalité de
*cette évolution créatrice*.

Face à cette “cohérence de l’Univers” à laquelle les
hydrosystèmes fluviaux ne dérogent pas, *il convient*
d’examiner s’il y a adéquation entre les pratiques d’amé-
nagement ou de gestion environnementale et les forces
qui régissent les mécanismes environnementaux.

## 7.2) L'évolution des relations homme-hydro-système fluvial au cours des 200 dernières années

### 7.2.1) Surexploitation et dégradation des ressources

Les études paléoenvironnementales l'attestent, c'est lors
de l'optimum climatique Atlantique (6000 ans B.P.) que
l'on trouve les premiers indices d'une influence de
l'homme sur le milieu, notamment sous l'effet des pre-
miers défrichements de grande ampleur qui ont locale-
ment pu modifier la dynamique des flux d'énergie et de
matière. Au cours des millénaires qui ont suivi, la pres-

sion de l'homme sur le milieu a connu de fortes varia-
tions, relatives aux fluctuations de la démographie et au
degré d'organisation des sociétés (Josselin, 1995). Dans
une large mesure, l'homme était soumis aux contraintes
du milieu, plus qu'il était capable de le façonner, en par-
ticulier sur des environnements très instables de mon-
tagne, où les processus sous la dépendance de l'énergie
gravitaire sont particulièrement contraignants. Lors des
phases de fort accroissement démographique, la préser-
vation du milieu n'était pas le souci premier des popula-
tions locales, la nécessité de survivre l'emportant sur
l'intérêt de gérer les ressources afin d'éviter leur épuise-
ment. Une nuance est tout de même à apporter puisque,
dès le XVIIIe siècle, une prise de conscience de l'intérêt
de préserver la forêt, par exemple, pour se protéger des
inondations et des avalanches a débouché sur des
mesures concrètes de conservation (Mougin, 1919 ;
Piégay, 1995).

La révolution industrielle du XIXe siècle et les progrès
techniques sensibles qui y furent associés n'ont pas
modifié cette tendance. L'acquisition de nouvelles tech-
nologies donnait pour la première fois à l'homme la pos-
sibilité de dompter, au moins partiellement, les éléments
physiques (Guigo, Allier et al., 1991) : protéger ses biens
de préserver la forêt, gagner de nouvelles terres arables...
Cette maîtrise partielle de moyens techniques lourds
marqua le début de l'ingénierie fluviale, avec notamment
les premiers travaux de correction générale (voir Partie 3,
chap. 2). La technique avait peut être fortement progres-
sé, mais subsistait un large déficit de connaissance des
processus de fonctionnement des cours d'eau. Il a
conduit à des surprises désagréables prenant la forme
d'impacts successifs aux effets cumulatifs, imposant la
nécessité de s'adapter continuellement à la réponse des
hydrosystèmes fluviaux et de corriger les impacts.

La plus grande partie du XXe siècle fut une période de
développement d'aménagements sans soucis d'apprécier
et de limiter l'impact, ce qui répond bien à l'esprit posi-
tiviste de l'époque. Ce fut ce que l'on pourrait appeler la
période de l'ingénierie glorieuse ou triomphante : ende-
guement, construction de grands barrages à la technolo-
gie toujours plus sophistiquée, extraction de matériaux
alluvionnaires furent développés sans la conscience de la
nécessité de préserver la ressource, ni d'évaluer l'inci-
dence des travaux sur le fonctionnement. A propos de la
surexploitation de la ressource alluvionnaire, il est frap-
pant de voir que l'on a commencé à se préoccuper des
impacts négatifs qu'elle engendrait à partir du moment
où les premiers ponts tombèrent dans les rivières, c'est-
à-dire lorsqu'il était déjà bien trop tard. Il semble que le
seul objectif des gestionnaires ait été celui de réduire au
maximum les contraintes du milieu. On aurait donc sou-
haité que les rivières n'inondent plus, n'érodent plus, ne
déposent plus, soient figées, voire disparaissent même
totalement, comme le montrent les opérations de mise
sous dalle de certains cours d'eau en milieu urbain. Les objectifs était également de répondre à des besoins de production et de rentabilité économique. Le résultat est une succession d'impacts non maîtrisés, se combinant de manière complexe ; une sorte de fuite en avant où l'on cherche à régler les problèmes au fur et à mesure qu'il se produisent, sans vision globale et sans grand succès non plus, puisque l'impact se manifestera à nouveau ultérieurement sous une forme imprévue.

Depuis quelques années, les choses évoluent lentement. En effet, la société a pris conscience du coût de l'impact et se rend compte que, dans un contexte de crise économique, la nécessité de le corriger fait très largement chuter la rentabilité de certains aménagements. Une série d'événements dramatiques a également montré que la technologie a des limites et que certains événements paroxystiques sont et resteront difficilement maîtrisables. Il en résulte la prise de conscience de négligences graves issues d'un optimisme excessif, qui incitent à des retours en arrière. Par ailleurs, l'évolution sociale fait émerger doucement la conscience de la nécessité de préserver les ressources, le fonctionnement et la diversité des milieux, ceux-ci faisant partie du patrimoine de l'humanité.

### 7.2.2) L'émergence d'une conscience environnementale : le concept de développement durable et ses implications pour la gestion

La fin du XXe siècle est marquée par l'émergence d'un nouveau rapport de l'homme à l'environnement, dont témoigne le concept moral de **développement durable**. Newson (1992) indique que le mot "durable" est particulièrement difficile à définir, 61 versions d'une définition tantôt politique, philosophique, économique ou scientifique ayant été recensées. La définition du développement durable la plus communément utilisée est très certainement celle du rapport Brundtland (WCDE, 1987) :

"développement qui satisfait les besoins présents sans compromettre l'aptitude des générations futures à satisfaire leurs propres besoins". A Rio de Janeiro en 1992, lors du "Sommet de la Terre" (Conférence des Nations-Unies sur l'Environnement et le Développement), les gouvernements, environnementalistes, experts en développement... provenant de toutes les régions du globe ont considéré les progrès faits dans la voie du développement durable. A la suite de la conférence, ils ont mis en place un plan d'action appelé Agenda 21 donnant une légitimité au concept ; le développement durable est alors devenu une plate-forme commune à partir desquels des passerelles entre la philosophie, la théorie, la pratique (sciences et arts) peuvent être construites. A propos des zones humides, l'Agenda 21 indique : a) que les ressources en eau doivent être planifiées et gérées de manière globale pour empêcher la pénurie en eau ou la pollution des ressources hydriques relatives à un développement incontrôlé ; b) que la satisfaction des besoins humains et la préservation des écosystèmes doivent constituer des priorités (in Gardiner, 1995). Le concept de développement durable pour l'aménagement et la gestion des hydrosystèmes fluviaux n'a pas été spécifiquement défini, mais peut être cerné de manière globale sur la base des éléments suivants (Newson, 1992, p. 281) : a) les usages et développements des ressources doivent être faits à des échelles spatiales et temporelles appropriées, dans le souci de préserver le fonctionnement optimum des bassins fluviaux, à l'image des systèmes naturels ; b) l'impact des développements techniques et des décisions politiques doit faire l'objet d'une évaluation approfondie ; c) l'état original et développé du système doit faire l'objet d'un suivi scientifique, et l'ensemble des processus affectant le chenal et le bassin-versant doivent être étudiés. Pour Petts et Amoros (1993, p. 257), "une gestion idéale des cours d'eau impliquerait une utilisation de la ressource sans détérioration du fonctionnement naturel des écosystèmes".

<table><caption>Tableau 3.17 - Les "dix commandements" de la durabilité
(d'après Gardiner, 1995)</caption><tr><td>1</td><td>La conservation dans le sens de protection est meilleure que la re-création.</td></tr><tr><td>2</td><td>Le principe préventif devra être appliqué dans toute décision</td></tr><tr><td>3</td><td>Le stock de capital environnemental devra être conservé constant ou accru</td></tr><tr><td>4</td><td>Les usages inévitables et les ressources non renouvelables devront être valorisés avec le meilleur rendement possible</td></tr><tr><td>5</td><td>Les seuils de capacité environnementale devront être établis (ce qui implique l'identification du capital naturel critique).</td></tr><tr><td>6</td><td>Les critères prenant en compte la totalité du système (aussi bien que locaux) devront être satisfait, ce qui implique une approche holistique.</td></tr><tr><td>7</td><td>Le changement et ses effets devront être aussi localisés que possible.</td></tr><tr><td>8</td><td>Le changement devra être incrémenté (prévision de l'impact) et enregistré pour permettre une adaptation de la gestion à l'impact.</td></tr><tr><td>9</td><td>Les zones dégradées qui ne pourront pas être rendues sans difficulté à l'environnement devront être aussi réduites que possible, dans l'interêt d'un recyclage efficace des ressources.</td></tr><tr><td>10</td><td>Travailler avec la nature est plus durable qu'essayer de vaincre la nature.</td></tr></table>
Gardiner (1995) a tenté de préciser le concept de durabilité. Il indique qu'elle est basée sur l'identification des capacités propres des écosystèmes récepteurs, englobant le "capital naturel critique" (à protéger absolument) et le "capital naturel stable" (qui peut faire l'objet d'une valorisation sous réserve de mesures compensatoires). Le capital naturel consiste en des ressources renouvelables ou non renouvelables qui peuvent être affectées de manière réversible ou irréversible par le développement. La question est de savoir si la perte d'un tel capital peut faire l'objet de compensations et si une telle perte est critique pour la qualité de la vie humaine ; là où la perte est estimée critique, la ressource peut être considérée comme étant un capital naturel critique devant être résolument protégé. Le problème revient alors à évaluer les seuils permettant l'identification d'un capital naturel critique en se fondant sur des critères objectifs, sachant que l'on se trouve en permanence au croisement d'intérêts politiques, économiques et de préservation, et que l'évaluation correcte de l'impact est loin d'être une évidence scientifique<fnref n="3" />. A titre d'exemple, l'hydrologie des Alpes du Nord est perturbée de manière extensive par les ouvrages hydroélectriques. Sans aucune hésitation, on peut qualifier les écoulements de capital renouvelable. Le problème devient nettement plus ardu lorsque l'on doit évaluer les seuils au delà desquels la modification hydrologique constitue une perte de capital naturel critique. Les travaux de hydrologues indiquent très clairement une atténuation des excès<fnref n="4" /> qui font la spécificité hydrologique du régime alpin (Edouard & Vivian, 1982 et 1984) ; le changement peut être encore plus profond dans le cas des tronçons court-circuités dont les écoulements sont résiduels (Peiry & Vivian, 1994). La détermination des seuils à partir desquels une modification hydrologique entame le capital naturel critique relève d'une étude globale de l'hydrosystème ou de la portion d'hydrosystème affectée par le changement hydrologique ; elle doit prendre en compte l'ensemble des interactions entre les différents compartiments, à la fois dans l'espace et dans le temps et à différents niveaux d'échelle imbriqués. La définition idéale d'objectifs de qualité et de quantité requiert donc de lourdes investigations interdisciplinaires qui nécessitent à la fois un savoir-faire plûtôt rare et d'importants moyens financiers.

Avec la loi n° 92-3 du 3 janvier 1992 sur l'eau venant rénover et renforcer le dispositif législatif existant, la France s'est dotée d'une réglementation ambitieuse (Sironneau, 1992). Elle donne notamment une portée générale à la protection de l'eau en affirmant dans son article premier que "L'eau fait partie du patrimoine

commun de la nation. Sa protection, sa mise en valeur et le développement de la ressource utilisable, dans le respect des équilibres naturels, sont d'intérêt général". Cela implique que la préservation des zones humides devient un élément important de la gestion environnementale, les usages et la valorisation économique des ressources devant prendre en compte la sauvegarde du milieu et son éventuelle restauration. La loi a également rendu obligatoire une planification du développement et de la gestion "d'une certaine portée juridique" (RMC, 1995) que les Schémas Directeurs d'Aménagement et de Gestion des Eaux (SDAGE) sont chargés de définir. Le SDAGE du bassin Rhône-Méditerranée-Corse donne dix orientations fondamentales à la politique de gestion de l'eau. En matière de gestion des milieux physiques, cinq d'entreles sont plus particulièrement à retenir (RMC, 1995, vol. 1, p. 17 et suiv.) : 1) respecter le fonctionnement naturel des milieux... ; 2) restaurer ou préserver les milieux aquatiques remarquables... ; 3) restaurer d'urgence les milieux particulièrement dégradés... ; 4) penser à la gestion de l'eau en terme d'aménagement du territoire... ; 5) renforcer la gestion locale et concertée... De manière très pragmatique, des axes prioritaires d'action sont identifiés. Ils partent du constat d'une déconnexion croissante des milieux entre eux, de leur banalisation par la perte de leur spécificité originelle<fnref n="5" />, de leur perturbation par des prélèvements excessifs ou des régimes de débits trop artificialisés, ce dont il a été question en détail dans cette étude. De ce fait, les actions prioritaires sont orientées vers : a) le maintien ou le rétablissement des connexions entre les différentes composantes du milieu fluvial, le mitage et le cloisonnement actuel étant très néfastes pour la qualité physique, biologique et l'aspect paysager ; la préservation et le rétablissement des corridors fluviaux (Forman & Godron, 1986) est notamment l'un des aspects retenus (Piégay, 1995) ; b) l'amélioration de la gestion des débits dans les rivières influencées par les ouvrages et les prélèvements d'eau, en tendant vers des objectifs de quantité<fnref n="6" /> et de qualité<fnref n="7" /> ; c) la limitation au maximum des travaux à fort impact, en développant notamment des approches qui intègrent les principes de la dynamique fluviale et en reconnaissant l'intérêt de la préservation de l'espace de liberté (Piégay, Bravard et al., 1994 ; Piégay, Barge et al., 1996).

<footnote n="3">³ L'exemple des cumuls d'impacts affectant les rivières des Alpes du Nord et de la très grande difficulté que présente leur évaluation précise par les scientifiques illustre parfaitement ces propos.</footnote>

<footnote n="4">⁴ Très schématiquement, accroissement des basses eaux hivernales, diminution des hautes eaux estivales.</footnote>

<footnote n="5">⁵ A la suite de travaux ou de la métamorphose du système fluvial.</footnote>

<footnote n="6">⁶ Définition de valeurs seuils en deçà desquelles les flux sont insuffisants pour permettre la conservation des caractéristiques fonctionnelles du chenal et des milieux annexes.</footnote>

<footnote n="7">⁷ Ici ce n'est pas seulement la qualité physico-chimique de l'eau qui est concernée, mais aussi le maintien ou le rétablissement de rythmes hydrologiques plus conformes au régime naturel.</footnote>
## 7.3) De nouvelles alternatives de gestion : l'ingénierie géomorphologique

### 7.3.1) Le développement de la restauration des cours d'eau au cours de la dernière décennie

Comme le diagnostique très justement Newson (1995, p. 414), "la société a toujours requis ses ingénieurs flu-viaux pour résoudre des problèmes ponctuels et pour les résoudre rapidement ; occasionnellement un ingénieur chanceux est amené à travailler sur un projet prestigieux généralement ponctuel aussi (comme un barrage hydro-électrique) ou, s'il est extensif, qui tend à remplacer le système naturel par un système artificiel". Les sciences de l'Ingénieur ont fondé leurs modalités d'intervention sur des bases théoriques (mécanique, physique des fluides... débouchant sur des modélisations mathéma-tiques), des simplifications empiriques de la dynamique des rivières ou sur le transfert sur le terrain d'observa-tions hydrauliques faites dans les conditions contrôlées d'un laboratoire (flume, modèles physiques). La pratique du géomorphologue est fondamentalement inverse puis-qu'il observe à une large échelle et sur un pas de temps long. Il utilise l'approche systémique, concept fonda-mental pour conserver une ouverture d'esprit maximale face à la très complexe réalité fonctionnelle des milieux. Il a également fait de gros progrès dans l'analyse des pro-cessus, en produisant de l'information numérique de base, issue d'une instrumentation et de mesures de ter-rain. Les nouvelles politiques de gestion globale impli-quent la nécessité d'un développement et d'une gestion durable à tous les niveaux d'échelle, du cadre local à l'ensemble du bassin-versant. Répondre à cette nouvelle demande sociale conduit nécessairement à faire se croi-ser les compétences de l'ingénieur et du géomorpho-logue, dont la complémentarité est évidente (tab. 3.18).

Depuis environ une décennie, les pratiques d'ingénierie traditionnelle souffrent de manière croissante d'une éva-luation négative en raison des impacts difficilement maî-trisables qu'elles induisent sur le cours d'eau et ses annexes. Dans les pays développés, la tendance est actuellement à l'extension progressive de techniques douces de substitution, plus respectueuses du fonction-nement de l'hydrosystème et dont l'intégration dans le paysage est bien meilleure. Par exemple, lorsque cela est possible, on préfère aujourd'hui protéger les berges par des interventions de génie biologique plutôt que de construire des digues en enrochements (Lachat, 1991). Ce type de stratégie, où l'on préfère des structures natu-relles à l'ingénierie civile, constitue, cependant, plus un changement dans la forme (dans l'esthétique) que sur le fond. En effet, ce n'est pas parce que l'on remplace des blocs d'enrochements par des géotextiles et du boutura-

<table><caption>Tableau 3.18 - Caractéristiques respectives de l'ap-proche ingénierique et géomorphologique vis-à-vis du problème pratique de la dynamique fluviale (Newson, 1995).</caption><thead><tr><td>Ingénieur</td><td>Géomorphologue</td></tr></thead><tbody><tr><td>Expérience de projet</td><td>Expérience de terrain</td></tr><tr><td>Hydraulique</td><td>Fourniture sédimentaire, transport</td></tr><tr><td>Projets spatio-temporels d'envergure</td><td>Expérience spatio-temporelle des changements environnementaux</td></tr><tr><td>Spécialiste</td><td>Généraliste</td></tr><tr><td>Fonctionnelle, statique</td><td>Complexe, dynamique</td></tr><tr><td>Solutions faisant appel à l'ingénierie civile</td><td>Solutions flexibles, composites</td></tr><tr><td>Echelle : tronçon de cours d'eau</td><td>Echelle : bassin-versant</td></tr></tbody></table>

ge de saules que l'on réduit significativement les impacts des ouvrages, notamment si l'on poursuit l'aménage-ment anarchique du cours d'eau et que le mitage s'ac-centue.

Depuis le début des années 1990, la tendance n'est plus seulement au remplacement des pratiques de génie-civil par des techniques plus douces de génie écologique, mais au développement de protocoles de restauration<fnref n="8" /> de tron-çons de rivières. Au niveau européen, les efforts de res-tauration les plus impressionnants ont jusqu'alors porté sur l'amélioration de la qualité de l'eau (Brookes, 1995). Des travaux de restauration de la morphologie du chenal ou de la capacité d'inondation ayant antérieurement fait l'objet d'un aménagement lourd (drainage, contrôle des crues) ont également été exécutés mais sont générale-ment ponctuels et géographiquement plus restreints (Danemark, Grande-Bretagne...). Si l'on s'intéresse strictement à l'expérience britannique, la restauration géomorphologique, faite à l'initiative de la National Rivers Authority, a jusqu'ici pour l'essentiel concerné de très petites rivières à faible énergie, fortement dégradées par des redressements de cours engendrant l'abandon du chenal de méandrage. La restauration consiste en la "re-création de caractéristiques morphologiques durables" (Brookes, 1995, p. 371), sur des secteurs où les caracté-ristiques fonctionnelles antérieures peuvent être rétablies sans nuisance pour l'habitat permanent : il s'agit par exemple, de remettre la rivière dans son ancien cours et de recréer la continuité de la ripisylve à partir des espaces où des boisements résiduels subsistent. Cela nécessite d'intervenir sur la géomorphologie du chenal, les travaux pouvant alors consister en des interventions micro-chi-rurgicales de reconstitution des successions seuil-

<footnote n="8">⁸ Par restauration, il faut strictement entendre "retour aux conditions originelles" (Gore & Shields Jr., 1995)... ce qui soulève bien évidemment beaucoup de questions lorsque l'on s'est attaché à démontrer que les conditions originelles ont largement changé au cours des derniers siècles et que les conditions de leur maintien (dynamique des flux) n'existent actuellement plus.</footnote>
mouille. A ce stade de notre réflexion, une évidence s'impose : les petites rivières du nord de l'Europe sont généralement très différentes des grands cours d'eau des Alpes du Nord, et plus largement de celles du bassin du Rhône, tant par leur taille que par les puissances hydrauliques mises en œuvre. *Le problème de la restauration des grands cours d'eau se pose donc en des termes très différents.*

Les rivières des grandes vallées fluviales peuvent-elles être restaurées ? Dans une récente publication se focalisant sur les grands cours d'eau, (Gore & Shields Jr., 1995) font remarquer que "la plupart des projets de restauration tentent de réadapter certaines sections choisies de cours d'eau à une structure et une fonction prédéterminée". C'est la fonction écologique qui est la plupart du temps privilégiée, les réalisations se focalisant sur l'amélioration des habitats aquatiques et terrestres existants, tant en qualité qu'en quantité (Ebersole, Liss et al., 1997). *La revalorisation passe essentiellement par une meilleure gestion des flux d'eau*, à travers une restauration des liens hydrologiques entre les lits fluviaux, les zones ripariales et la nappe superficielle. Divers types d'interventions le permettent : 1) des manipulations portant sur le chenal (morphométrie, nature et qualité des substrats et des fonds) ; 2) des manipulations visant à accroître la disponibilité en zones refuges, en particulier pour le poisson (submersion de zones végétalisées, immersion d'objets...) ; 3) l'amélioration des conditions hydrauliques par des ouvrages de génie-civil ou de génie écologique visant à assurer une forte hétérogénéité spatiale et temporelle des champs de vitesse ; 4) le traitement des zones d'eau calme (anciens lits en eau, marais fluviaux...) ; 5) le traitement des zones d'érosion, là où elles affectent la plaine d'inondation et perturbent les zones ripariales ; 6) la diminution des contraintes impposées par la régulation des écoulements (changements des modalités de régulation des débits) de manière à retrouver des conditions hydrologiques (ampleur, fréquence, durée de submersion) adaptées au maintien de certains écosystèmes. Comme on peut le noter à l'énoncé de ces divers types d'interventions, *l'amélioration de la gestion des flux de sédiments est très largement absente des travaux de revalorisation des grands cours d'eau*, peut-être parce que le dynamisme géomorphologique des rivières sur lesquelles les efforts ont jusqu'alors porté n'est pas leur caractéristique fonctionnelle première. Il n'en est pas de même des rivières alpines, les précédents capitres s'étant attachés à montrer la forte activité des processus géomorphologiques, tant du point de vue de leur fonctionnement naturel que de la réponse à des changements d'origine humaine. Une réponse différente aux problèmes de gestion des hydrosystèmes fluviaux de grande taille doit ainsi être envisagée, fondée non seulement sur le maintien de conditions hydrologiques

propres à satisfaire un écocomplexe dépendant de la circulation d'eau, *mais aussi sur le maintien d'une activité géomorphologique propre à favoriser le renouvellement des formes et des biotopes.*

### 7.3.2) Ingénierie géomorphologique et gestion des rivières dans les Alpes du Nord

L'ingénierie géomorphologique est une approche récente et très appliquée de la géomorphologie fluviale. Elle tend développer des stratégies alternatives à l'échelle du tronçon de rivière et à l'échelle du bassin-versant (Brookes, 1995). Sur les rivières alpines au potentiel morphodynamique élevé (fortes pentes, régimes hydrologiques contrastés...), les approches d'ingénierie géomorphologiques recèlent une forte spécificité par rapport à ce qui est développé ailleurs, puisqu'il s'agit avant tout de "gérer les érosions, le transport de la charge de fond et l'écologie sur des bases géomorphologiques" (Bravard, Landon et al., 1997). A l'échelle du tronçon de cours d'eau, ces stratégies ont pour objectif premier le respect des conditions de fonctionnement du chenal, des berges et le maintien de l'intégrité du corridor fluvial (Piégay, 1995; Piégay, Barge et al., 1996) ; à l'échelle du bassin-versant, elles préconisent la préservation de la fourniture sédimentaire de charge de fond et le maintien des conditions amont-aval de transit (Peiry, 1989; Bravard, 1991). La nécessité de développer une telle gestion part du constat que dans les zones où la dynamique fluviale est totalement régulées par les travaux, le manque d'instabilité géomorphologique accroît la proportion d'écosystèmes âgés et peu diversifiés, au détriment d'écosystèmes jeunes et diversifiés, régulièrement renouvelés par les processus allogènes (Amoros, Roux et al., 1987; Petts, Large et al., 1992). Le principe n'est donc pas de préserver ou de restaurer des écosystèmes en essayant de les maintenir dans un état dont on sait qu'il est temporaire<fnref n="9" />, mais de rétablir des conditions de fonctionnement propres à permettre le maintien actif des processus géomorphologiques et écologiques (Stanford, Ward et al., 1996). En particulier, il s'agit d'intervenir sur les flux d'eau afin de maintenir la connectivité hydrologique latérale (Heiler, Hein et al., 1995), et surtout de gérer les flux de sédiments, en particulier dans un contexte général d'interruption du continuum des transits de charge de fond résultant de la régulation des rivières (Kondolf, 1995).

Dans les Alpes du Nord, plusieurs projets d'aménagement de cours d'eau ayant des objectifs forts différents ont été conçus ou sont actuellement mis en œuvre. Dans la plupart des cas, *les objectifs des aménagements sont limités à la restauration d'une fonction de l'hydrosystème* (par ex. la capacité d'inondation), ce qui ne règle en rien les problèmes de dérive du système, sous l'effet des

<footnote n="9">⁹ Ceci est d'autant plus vrai que les rivières alpines sont généralement d'anciennes rivières tressées sur lesquelles la prédominance de processus allogènes conduit à une évolution très rapide des écosystèmes fluviatiles (Bravard, Amoros et al., 1986; Amoros, Roux et al., 1987).</footnote>
cumuls d'impacts et les difficultés quotidiennes de gestion qui en découlent. L'objectif de ce paragraphe est de présenter ces projets tels qu'ils sont actuellement définis, en mettant l'accent sur leurs insuffisances vis-à-vis du concept de gestion durable ; pour finalement montrer comment des pratiques d'ingénierie géomorphologique pourraient être susceptibles d'améliorer le fonctionnement du système, sans pour autant altérer la fonction que les gestionnaires souhaitent voir préférentiellement restaurée. Les diverses formes que prennent ou que pourraient prendre les interventions d'ingénierie géomorphologique sont représentées sur la figure de synthèse 3.41/A. Le tableau 3.19 regroupe les différents types de solution d'ingénierie géomorphologique retenues pour chaque étude de cas proposée, le principe de chacune d'entre-elles étant reproduit sur les figures 3.41/B à E.

### A) La restauration du profil en long de l'Arve en aval de Bonneville

Sur l'Arve, l'incision profonde et continue du chenal sur près de 60 km de plaine alluviale est sans conteste le problème majeur auquel les gestionnaires sont actuellement confrontés. Elle a été et est toujours à l'origine de graves désordres géomorphologiques entraînant des dégâts aux ouvrages d'art et au digues. Ils ont occasionné de coûteux travaux d'ingénierie civile visant à stabiliser les fonds et les berges (Blanc, Pinteur et al., 1989). Ceux-ci ont principalement consisté en la construction de seuils transversaux contrôlant l'érosion régressive et servant à dissiper l'énergie cinétique par des chutes d'eau et des rapides. Une dizaine de seuils successifs, distants de 2 à 5 km, ont ainsi été construits dans les zones où l'incision était la plus forte. Le profil en long de la rivière a donc été transformé en une série de marches d'escalier entre-coupées de tronçons en pente beaucoup plus faible que par le passé. En dépit de ces ouvrages, et plus de 10 ans après l'interdiction des extractions dans le chenal, l'érosion régressive n'est pas encore totalement maîtrisée et les fondations de certains seuils édifiés au début des années 1980 sont aujourd'hui mises à nu.

Au cours de la période 1970-1985, l'Arve inférieure, localisée en aval de Bonneville a été soumise à une pression anthropique très forte. Elle a pris la forme d'une surexploitation de la ressource en gravier, d'abord par drainage dans le chenal, puis par l'ouverture de plusieurs dizaines de casiers d'extraction dans la plaine d'inondation (Peiry, 1989) (fig. 3.42). Toute la zone, dont la mise en valeur est actuellement très faible, a ensuite été abandonnée à la dynamique fluviale pendant plus d'une décennie : dans le cas le plus favorable, les érosions de berge ont localement détruit le cordon alluvial séparant certains plans d'eau de la rivière, ce qui a conduit à d'importants remaniements sédimentaires et à la création d'un nouveau champ d'inondation d'altitude moins élevée que la plaine d'inondation initiale ; dans le pire des cas, les érosions ont conduit à faire pénétrer l'Arve dans un ancien plan d'eau converti en décharge d'ordures ménagères, avec les surprises que l'on imagine pour les riverains localisés sur le cours aval<fnref n="10" />. Dans le cadre du *Contrat de Rivière Arve*, les gestionnaires ont choisi de faire porter leur effort *sur la restauration du profil en long et la stabilisation latérale du chenal*. Les travaux préconisés par les ingénieurs hydrauliciens consistent à entraver les possibilités de divagation latérale par des épis placés en vis-à-vis et régulièrement espacés, des seuils sous-fluviaux étant chargés de stabiliser le profil en long (fig. 3.41/B haut). Ce choix technique, s'il protège des plans d'eau dont on n'a par ailleurs pas prévu d'affectation future, a pour énorme désavantage de compromettre durablement toute possibilité de réhabilitation du profil en long par la recharge latérale induite par les érosions de berges.

<caption>Tableau 3.19 - Synthèse des pratiques envisageables ou en cours d'ingénierie géomorphologique sur quelques rivières alpines ou de montagne</caption>

(d'après Bravard, Landon et al., 1997, modifié).

<table><thead><tr><th rowspan="2"></th><th colspan="3">Structures de chenal</th><th colspan="3">Maintenance du chenal</th><th colspan="4">Gestion du corridor</th><th colspan="3">Gestion de la fourniture sédimentaire</th><th rowspan="2">Gestion des débits</th></tr><tr><th>CS1*</th><th>CS2</th><th>CS3</th><th>CHM1</th><th>CHM2</th><th>CHM3</th><th>CM1</th><th>CM2</th><th>CM3</th><th>CM4</th><th>BIW1</th><th>BIW2</th><th>BIW3</th></tr></thead><tbody><tr><td>Arve</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Isère</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Drac C.C.</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tacon-Flumen</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody><tfoot><tr><td colspan="15">* voir Codes sur Figure 3.41</td></tr><tr><td colspan="15">oui</td><td>non</td></tr></tfoot></table>

<footnote n="10">¹⁰ En particulier pour les gestionnaires suisses du barrage de Verbois qui ont vu les détritus se sédimenter dans leur réservoir hydroélectrique</footnote>
## PRINCIPES D'INTERVENTION D'INGENIERIE GEOMORPHOLOGIQUE

A

<figure><img src="image_200.png" /></figure>

**Modification de la régulation des débits : MDR**

**Entrée de charge de fond en provenance du bassin versant :**

* BIW1 : Action pour restaurer le transit longitudinal

* BIW2 : Action visant à restaurer les apports de petits affluents

* BIW3 : Action visant à remonter les sédiments

**Gestion du corridor dans le but de favoriser les érosions latérales ou la biodiversité biologique :**

* CM1 : Préservation (ou restauration) de l'espace de liberté

* CM2 : Suppression de digue

* CM3 : Essartement de la ripisylve (plaine inondable)

* CM4 : Réouverture des anciens lits végétalisés

**Gestion du chenal :**

* CHM1 : Nettoyage du chenal (sédiments et végétation)

* CHM2 : Ouverture de chenal

* CHM3 : Décapage de banc

**Structures du chenal :**

* CS1 : Seuil sous fluvial

* CS2 : Epis

* CS3 : Pavage du fond

B

### ARVE (Ingénierie classique)

<figure><img src="image_201.png" /></figure>

### ARVE (Ingénierie géomorphologique)

<figure><img src="image_202.png" /></figure>
C

ISERE (vallée du Grésivaudan)

<figure><img src="image_203.png" /></figure>

D

DRAC court-circuité (aval réservoir Notre-Dame-de-Commiers)

<figure><img src="image_204.png" /></figure>

E

TACON et FLUMEN (Jura)

<figure><img src="image_205.png" /></figure>

Figure 3.41 - Principes d'ingénierie géomorphologique sur quelques rivières des Alpes du Nord et de montagne

(Source : Bravard, Landon et al., 1997 modifié).
<figure><img src="image_206.png" /></figure>

**Figure 3.42** - La basse vallée de l'Arve en aval de Bonneville. Au tressage actif de 1730 s'est substitué une rivière à lit unique bordée de très nombreuses gravières en eau, provoquant le mitage du corridor végétal (Peiry & Bravard, 1989).

Le principe général d'une solution alternative aurait pu être de préserver un espace de liberté pour la rivière (fig. 3.41/B bas, CM1), y compris en détruisant quelques ouvrages de protection non indispensables (CM2). Il aurait alors suffi d'édifier un nombre très limité de points de contrôle verticaux (CS1) et latéraux (CS2), là où ils sont strictement indispensables vis-à-vis des contraintes locales. La libre évolution de la rivière dans son espace de liberté aurait permis la fourniture locale d'un volume important de charge de fond au chenal, variable clé pour le contrôle des processus d'abaissement du lit. La dynamique fluviale se serait chargée de redistribuer spatialement les graviers arrachés aux berges. Cette recharge locale aurait complété les apports amont provenant d'actions entreprises à l'échelle du bassin-versant et visant à restaurer le transit longitudinal (BIW1). L'ouverture de certains plans d'eau par les érosions latérale aurait permis de réintroduire dans l'hydro système actif des espaces qui n'y sont plus connectés que par l'intermédiaire des flux d'eau souterraine. Elle aurait pu également favoriser les processus écologiques d'édification d'une nouvelle plaine d'inondation interne au système de terrasses issu de l'incision (atterrissement, séquences végétales pionnières...), très intéressante du point de vue de la qualité physique du milieu ; cette plaine d'inondation aurait également un intérêt vis-à-vis de l'écritement des crues et de la protection des zones densément urbanisées localisées en aval (agglomération annemassienne

et genevoise). On voit ainsi que des principes généraux simples permettraient de redonner à l'espace fluvial une vocation qui ne soit plus purement locale, mais intéresse une large portion d'hydro système. Le point fort de l'Arve en aval de Bonneville est que l'espace fluvial est actuellement très largement sous valorisé et qu'une telle politique ne se heurterait pas à des contraintes d'aménagement irrémédiables<fnref n="11" />.

### B) La recréation d'une zone inondable le long de l'Isère dans le Grésivaudan par l'ouverture de casiers d'inondation

L'endiguement longitudinal insubmersible du chenal de l'Isère dans le Grésivaudan, auquel il faut associer l'incision de la décennie 1970 d'environ 3 mètres, sous l'effet principalement des extractions de matériaux alluvionnaires, a très largement réduit les potentialités de débordement du cours d'eau et accéléré l'écoulement des crues (Peiry, Salvador et al., 1994 ; Pupier, 1996) (fig. 3.43). Dans le souci d'améliorer la protection de l'agglomération contre les crues de l'Isère, l'Association Départementale Isère-Drac-Romanche a cherché à diminuer le débit d'une crue bicentennale à Grenoble en rétablissant partiellement la capacité d'inondation de la plaine alluviale, de manière à réduire le débit de 1535 à 1428 m³.s⁻¹ (-7,5 %) (CSCB RMC, 1994). Une série de casiers d'épandage latéraux localisés dans la vallée du

<footnote n="11">¹¹ Cela n'empêche pas que certains intérêts particuliers soient forts, par exemple vis-à-vis du remblaiement des anciennes gravières par des matériaux de construction. Cette activité, très largement développée dans la zone frontalière franco-suisse, a conduit au remblaiement très excessif sur l'Arve dans la plaine d'Etrembières (Peiry 1988).</footnote>
Grésivaudan et dans les boucles de l'Isère est prévue (tab. 3.20) ; actuellement, ce champ d'inondation est fonctionnel uniquement pour les crues rares. Il s'agira d'optimiser leur remplissage pour l'écritement de la crue bicentennale, par réglage d'un déversoir sur digue, associé si nécessaire à un seuil sous-fluvial rehaussant les lignes d'eau et stabilisant le lit. En complément de l'écritement des crues, des travaux de recalibrage du chenal et de stabilisation des berges seront exécutés à l'amont immédiat de la ville de Grenoble. Ils consisteront essentiellement à araser des hauts fonds, à élargir le lit en éliminant certaines îles végétalisées, et à corriger certains coudes mal calibrés. Comme sur l'Arve, il apparaît que les travaux préconisés dans ce projet constituent seulement "une lutte très ciblée contre l'inondation urbaine résultant de la mise en œuvre d'une étude hydraulique et pas un aménagement de rivière" (CSCB RMC, 1994). Aucun volet de l'étude n'est consacré à l'amélioration de la gestion de l'espace, et en particulier au problème de la

végétalisation des îles de l'Isère et du transit de la charge de fond (voir la Partie 2 de cette étude).

Les études géomorphologiques et phytoécologiques en cours sur l'Isère ont montré qu'outre quelques problèmes d'ajustement du profil en long (basculement des lignes d'eau en aval de la restitution du Cheylas), le principal impact dont les gestionnaires seront amenés à se préoccuper dans les années à venir est la fixation des formes du chenal et leur végétalisation accélérée. Les îles végétalisées semblent capables de résister sans érosion majeure à des crues de faible à moyenne importance (≈ Q20 ans ?). En l'état actuel de nos connaissances, il apparaît que la très forte réduction des transits de charge de fond est l'un des facteurs principaux de cette phytostabilisation. Les gestionnaires vont tôt ou tard être amenés à s'interroger sur le moyen de gérer ce problème, en raison du risque d'embâcle majeur que la présence de grands arbres dans le chenal crée en cas d'épisode hydrologique

<figure><img src="image_207.png" /><figcaption>Figure 3.43 - Projet de protection de Grenoble contre la crue bicentennale et conséquences sur l'expansion de l'inondation. Le champ d'inondation de référence est celui de la crue de novembre 1859. La réduction de la zone inondable témoigne de l'impact de l'endiguement et de l'incision du chenal (d'après des documents de l'A.D. Isère, Drac, Romanche).</figcaption></figure>

<table><caption>Tableau 3.20 - Volumes stockés et gains de débit par rapport à la situation actuelle (1992) compte-tenu des apports et des écrêtements successifs des casiers (Source : Etude hydraulique SOGREAH, 1993).</caption><thead><tr><th colspan="4">Amont</th><th colspan="3"></th><th>Aval</th></tr><tr><th>La Pierre</th><th>Brignoud</th><th>La Bâtie</th><th>Montbonnot<br>St-Ismier</th><th>Meylan<br>Montbonnot</th><th>Murianette</th><th>La Taillat</th><th>Total</th></tr></thead><tbody><tr><td>2,5 Mm³</td><td>1,5 Mm³</td><td>2,25 Mm³</td><td>2,6 Mm³</td><td>2,46 Mm³</td><td>1,55 Mm³</td><td>1,86 Mm³</td><td>14,42 Mm³</td></tr><tr><td>77 m³.s⁻¹</td><td>153 m³.s⁻¹</td><td>234 m³.s⁻¹</td><td>250 m³.s⁻¹</td><td>120 m³.s⁻¹</td><td>120 m³.s⁻¹</td><td>132 m³.s⁻¹</td><td>-</td></tr></tbody></table>
extrême. Un des traitements possibles serait l'essartage périodique des îles ; son coût est cependant non négligeable (5.000 à 10.000 frs/ha dans la phase d'entretien périodique) d'autant plus qu'il sera nécessaire d'intervenir de manière répétée.

Une alternative répondant à la nécessité de mise en œuvre d'une gestion durable, sans pour autant que la nécessité de préserver Grenoble des inondations soit remise en cause, pourrait consister à favoriser le transit des flux sédimentaires dans le chenal, de manière à rétablir la migration fréquente des formes fluviales et prévenir leur végétalisation (fig. 3.41/C). Le continuum de la fourniture sédimentaire étant très largement interrompu dans la vallée du Grésivaudan<fnref n="12" />, l'objectif serait de promouvoir la recharge axiale (BIW1) et latérale par les affluents locaux (BIW2). En complément de ces mesures, il s'agirait de procéder à des ouvertures localisées de digues (CM2) sur des sites où les contraintes anthropiques sont faibles. Une ouverture des digues, en augmentant la largeur potentielle de la bande active (CM1), favoriserait la diminution des vitesses et le dépôt de la charge de fond, et pourrait renforcer l'érosion latérale. L'intérêt du rétablissement des érosions de berge et d'un déplacement latéral modéré du chenal est multiple : a) il permettrait de favoriser la biodiversité en assurant la pérennité des processus de construction/destruction des formes fluviales ; b) il assurerait la fourniture de charge de fond au chenal, celle-ci étant actuellement tellement déficitaire que les transits longitudinaux sont insuffisants pour que les bancs migrent vers l'aval. Par ailleurs, les études de terrain montrent que le rétablissement du transit axial est fondamental pour prévenir la végétalisation des bancs et la formation d'îles. En effet, actuellement, les seuls secteurs où les îles végétalisées sont soumises à des processus d'érosion/destruction coïncident avec des zones où des transits de charge de fond subsistent<fnref n="13" /> ; œuvrer pour le rétablissement d'un transit longitudinal de la charge de fond pourrait donc être une alternative à l'essartage périodique des bancs, dont le coût économique s'avérera très certainement être une contrainte majeure pour les gestionnaires au cours des prochaines années.

### C) L'essartage du chenal du Drac court-circuité en aval de la retenue de Notre-Dame-de-Commiers

La crue du Drac des 8-9 octobre 1993 (525 m³.s⁻¹) qui s'est écoulée dans le Drac court-circuité de Notre-Dame-de-Commiers (Peiry & Vivian, 1994) et les dégâts occasionnés à la forêt alluviale lors de cet épisode (voir ce volume) ont fait prendre conscience aux gestionnaires du

risque que fait courir le développement d'une dense forêt alluviale dans un chenal susceptible d'avoir à évacuer des débits dépassant 1500 m³.s⁻¹. A l'initiative d'Electricité de France, concessionnaire de la section court-circuitée, et sous la pression du Préfet de l'Isère, des Services Départementaux de l'Equipement et de l'Association Départementale Isère-Drac-Romanche, une procédure d'essartage du chenal du Drac entre le barrage et le confluent Drac-Romanche a été lancée ; elle a donné lieu à une étude d'impact réalisée au cours de l'automne et de l'hiver 1996-97. Des travaux d'urgence ont été réalisés dès le printemps 1997. Les études d'hydroulique ayant montré que la presque totalité de la largeur de la vallée était soumise à des conditions de fort hydrodynamisme à l'occasion de la crue de référence (Q₂₀₀ ans = 1800 m³.s⁻¹), l'essartage a porté sur l'ensemble des espaces occupés par la bande d'activité fluviale avant l'édification du barrage. Un nombre limité d'espaces particulièrement sensibles du point de vue écosologique a été préservé, là où leur présence n'aggravait pas le risque de déstabilisation de la végétation, en cas de crue majeure dans le Drac court-circuité. L'étude d'impact a porté exclusivement sur les modalités de désouchage et d'essartage, ainsi que sur la gestion future de la végétation dans la section court-circuitée. Les études géomorphologiques réalisées à cette occasion ont pourtant révélé que la végétalisation n'était pas le seul problème à gérer : en effet, les crues récentes sont à l'origine d'un processus d'incision et de chenalisation à l'aval du barrage. Ce phénomène, très classique à l'aval des ouvrages hydroélectriques (Petts, 1984 ; Williams & Wolman, 1984 ; Peiry, Girel et al., 1997), peut être relié à l'absence de transit de la charge alluviale, la chaîne des barrages du Drac empêchant tout passage de la charge de fond. Le processus de dégradation du chenal a été particulièrement lent à se mettre en place dans la section court-circuitée, en raison de l'absence de crue pendant les 30 premières années de fonctionnement du barrage (1963-1993) ; le processus semble s'être sensiblement accéléré depuis cette date, avec l'augmentation de la fréquence d'écoulement des flux morphogènes (20 à 50 cm d'incision en amont du pont de la Rivoire).

En l'état actuel, l'élaboration d'une procédure de gestion du Drac court-circuité a exclusivement porté sur le risque de déstabilisation massif de la végétation alluviale lors d'une crue rare, mais absolument pas sur la gestion courante de la zone. Les gestionnaires ont fait le choix du traitement exclusif de l'une des conséquences de l'aménagement, mais non de l'ensemble d'entre-elles et encoxe moins des causes de l'évolution actuelle. Par ailleurs, ils se sont contentés d'une analyse statique, alors que le problème aurait dû être examiné de manière dynamique :

<footnote n="12">¹² Les principaux facteurs de ces transits discontinus sont l'importante modification du régime dans la Combe de Savoie, les seuils sous-fluviaux, l'endiguement longitudinal ancien qui empêche la recharge latérale...</footnote>

<footnote n="13">¹³ C'est notamment le cas en aval de la restitution du Cheylas où les ajustements du profil en long consécutifs à la mise en service de l'usine hydroélectrique (1980) provoquent la migration longitudinale de charge de fond. Une problématique d'étude fondamentale pour l'avenir pourrait être de quantifier quel volume minimum de graviers doit transiter pour qu'un processus extensif de destruction des îles se mettent en place et que la mobilité des bancs de gravier soit assurée.</footnote>
les signes avant-coureurs d'une concentration et d'une incision des écoulements laissent augurer des changements majeurs de la dynamique du Drac court-circuité dans les prochaines années ; ces observations, insuffisamment prises en compte actuellement, incitent à se questionner sur l'intérêt d'un plan de gestion de la végétation alluviale par des moyens mécaniques uniquement, alors que la métamorphose géomorphologique en cours est susceptible de remettre rapidement en question les modalités de gestion préconisées. S'interroger sur les causes du développement de la végétation aurait conduit à remarquer qu'il traduit une diminution profonde des contraintes hydrodynamiques, provenant de la très forte altération des flux d'eau (débit résiduel de 1,5 m³.s⁻¹ pendant une grande partie de l'année) et de l'insuffisante fréquences des épisodes morphogènes (transports solides et remaniements des formes de chenal). Le processus de concentration et d'incision du chenal actuellement observé témoigne, quant à lui, de l'absence d'alimentation de la section court-circuitée en charge de fond (blocage par les barrages) ; il indique aussi que la végétation poussant dans l'ancien chenal stabilise les formes et les empêche, pour une large part, de contribuer aux transports solides lorsque transitent des lâchers susceptibles de remanier les fonds (biostabilisation des formes du chenal) (Peiry & Vivian, 1994).

Le principe d'une gestion globale du Drac court-circuité par des propositions d'ingénierie géomorphologique existe (fig. 3.41/D). Gestion globale signifie qu'il s'agirait dans un projet unique de tenter : 1) de régler le risque de débâcle végétale catastrophique en cas de crue rare ; 2) d'enrayer ou de ralentir le dynamisme de la végétation ; 3) de maîtriser le mécanisme de dégradation du chenal ; 4) d'améliorer la gestion des débits de manière à assurer la pérennité des écoulements jusqu'à la Romanche, en période de débit réservé. L'opération est rendue difficile du fait de la nécessité de gérer des éléments contradictoires. En effet, la végétalisation du chenal est liée à la trop faible fréquence d'événements morphogènes susceptibles de mouvoir les galets et d'entraîner l'érosion des formations végétales pionnières ; a contrario, dans un contexte de pénurie de fourniture de charge de fond en provenance de l'amont, la dégradation du chenal (incision et chenalisation) serait accélérée par une augmentation de la fréquence des écoulements d'eau claire<fnref n="14" />. La déforestation de la bande active de tressage avec désouchage des arbres est une nécessité vis-à-vis de la protection de Grenoble contre le risque d'inondation (fig. 3.41/D, CM3). La réflexion doit porter sur le moyen d'enrayer ou en tout cas de ralentir l'envahissement du chenal par la forêt alluviale, en utilisant la force de l'eau plutôt que des interventions mécaniques. Une possibilité serait de modifier la régulation des débits (MDR) de

manière à restaurer des épisodes de transports solides suffisamment fréquents pour remanier les formes fluviales de manière extensive. Avant la mise en service du barrage, des débits moyens journaliers supérieurs à 250 m³.s⁻¹ se produisaient en moyenne une fois tous les 3 ans (voir fig. 3.23) ; l'équipement du barrage de Monteynard permettant de turbiner un débit de 338 m³.s⁻¹, des lâchers substantiels pourraient avoir lieu sans perte importante de production hydroélectrique sur cet ouvrage. L'augmentation de la fréquence des transports solides ne peut que conduire à une accélération du processus d'incision, les matériaux mis en mouvement n'étant pas remplacés du fait de la présence du barrage. Celle-ci pourrait être ralentie de trois manières : a) en favorisant la dispersion de l'énergie cinétique sur toute la largeur de la bande active par la réouverture des anciens bras de tressage (CM1, CHM2), ce qui rendrait possible l'exploitation par l'érosion fluviatile d'une volumineuse réserve alluvionnaire ; b) en laissant la bande d'activité fluviale (CM1, CM4) libre de se déplacer dans la plaine d'inondation, afin de permettre l'érosion du stock alluvial. Cela nécessite de laisser les berges libres de toute protection, sauf là où la protection de biens impose leur présence, et de détruire les ouvrages existants lorsque leur maintien ne présente pas d'intérêt majeur ; c) éventuellement, en remontant mécaniquement une partie de la charge de fond sous le barrage (BIW3), comme cela est fait depuis plusieurs années sur le Rhin, et comme cela est prévu sur la Drôme aval et le Rhône court-circuité de Chautagne (Klingeman, Bravard et al., 1994 ; Klingeman, Bravard et al., 1996 ; Bravard, Landon et al., 1997). Le site du Drac court-circuité se prête très bien à ce dernier type d'intervention puisque de profondes souilles d'extraction localisées en amont du Pont de la Rivoire bloquent la totalité des transits de charge de fond se produisant sur la section amont. Des prélèvements faits dans cette zone pourraient ainsi permettre de recycler la charge de fond du Drac, afin de favoriser l'auto-entretien des processus de rajeunissement géomorphologique et écologique.

### D) Les principes de gestion du chenal du Tacon et du Flumen (PNR du Haut-Jura)

Le cas du Tacon et du Flumen, deux affluents montagnards de la rivière Bienne dans le Jura français, a été évoqué dans la première partie de cette étude (voir P1, § 3.3). Les deux rivières ont connu de fortes crues, en 1978 et 1983, qui ont entraîné des débordements et la submergence des bas quartiers de la ville de Saint-Claude sous près de 1,50 mètre d'eau. Lors de ces crues, les transports solides et les rehaussements du lit ont été perçus comme étant à l'origine des débordements, sans pour autant que des preuves formelles soient fournies. Pour traiter le problème et à la suite de plusieurs études, les gestionnaires

<footnote n="14">¹⁴ Rappelons que la faible incision actuellement observée sur le Drac court-circuité tient à la rareté des déyersements au cours de la période 1963-1993. Les quelques crues qui se sont produites depuis 1963 (3 événements dont le débit moyen journalier fut supérieur à 250 m³.s⁻¹ en 1979, 1993 et 1995 ; voir fig. 3.23) ont suffi à engendrer ce changement géomorphologique.</footnote>
ont décidé de mener une double action d'ingénierie : 1) empêcher les érosions et la recharge en sédiments le long des cours d'eau par des actions de stabilisation du lit et des berges ; 2) limiter les transits de matériaux estimés à 20-25.000 m³.an⁻¹ en les bloquant en amont de la ville dans un piège à gravier. Les versants en forte pente du Tacon et du Flumen sont principalement localisés dans la moraine, dont le faciès varie localement de l'argile compacte dépourvue de blocs à des dépôts de graviers, galets lavés, voire même des blocs. Dans les coudes de la rivière principalement, ces versants sont soumis à des processus de glissement, de ravinement ou de sapement qui fournissent d'importantes quantités de matériaux au chenal (voir Partie 1, fig. 1.21 et 1.22). Les études réalisées par les ingénieurs entre 1984 et 1992 ont conclu que l'incision du lit fluvial dans les dépôts morainiques était à l'origine de l'instabilité des versants par suppression de la butée de pied des glissements ; elles préconisaient des travaux d'ingénierie lourde dont la construction de 36 seuils transversaux avec passes à poissons pour empêcher le lit de s'abaisser, la protection des berges les plus exposées par des gabions et la création de deux pièges à sédiments en amont de la ville, d'une capacité totale de 23.000 m³. Le coût des travaux était estimé à 14,2 millions de francs.

Dans le cadre d'un programme de gestion de la Bienne et de ses affluents, entrepris par le Parc Naturel Régional du Haut-Jura et diverses administrations, il a été demandé à ce que les interventions jugées prioritaires privilégient des techniques douces plus respectueuses de l'en-

vironnement. Une étude morphodynamique a été réalisée de manière à compléter la connaissance du fonctionnement global des affluents de la Bienne (Bravard & Peiry, 1994). Elle a confirmé que le chenal s'incisait dans la concavité des sinuosités et que cette attaque fragilisait les versants. Elle a aussi montré que l'érosion est très active le long des versants qui fournissent des argiles compactes, le recul de la berge permettant au chenal de s'établir directement sur des matériaux fins très affouillables. L'étude de la géomorphologie du chenal a permis d'observer de manière quasi-systématique que la concentration de l'énergie dans les concavités était liée à un défaut d'entretien du chenal : l'obstruction de cheinaux de crue par les embâcles de bois, le développement de végétation dans le lit, en particulier près de la berge convexe, ont été les processus les plus fréquemment mis en cause lors de l'expertise géomorphologique. Parfois, ce sont des travaux mal réalisés qui ont renforcé l'incision et les attaques de versant, notamment lorsqu'ils ont conduit à la destruction du pavage de blocs protégeant le fond du chenal.

Le principe général des mesures de correction proposées était d'adapter les interventions à chaque cas à traiter en prenant simultanément en compte le fonctionnement du versant instable et la dynamique du chenal (fig. 3.41/E). L'utilisation des matériaux disponibles sur place ou au voisinage immédiat du site a également été préconisée. *La première série d'actions* recommandées avait pour but d'améliorer la dissipation de l'énergie en période de crue : 1) en réactivant les chenaux de crues obstrués par la suppression des embâcles ou des dépôts de matériaux

<figure><img src="image_208.png" /><figcaption>Figure 3.44 - Traitement des problèmes d'érosion en ingénierie fluviale sur le Tacon (PNR du Haut-Jura)</figcaption></figure>

(Source : Bravard & Peiry, 1994).
qui les encombrent (CHM1) ; 2) en supprimant des lam-
beaux de terrasses localisés dans les convexités de
manière à élargir le chenal (CHM3) ; 3) en coupant des
îlots de végétation qui dirigent les courants principaux
contre le versant fragile (CHM1) ; 4) en essartant la
végétation occupant la berge, car elle accroît la rugosité
et perturbe la dynamique des écoulements (CM3). *La
deuxième série d'actions* visait à empêcher l'incision du
talweg en reconstituant le pavage ou renforçant les seuils
naturels qui tiennent le profil en long par l'utilisation des
blocs ne participant plus à la stabilité du chenal<fnref n="15" />. *La
dernière série d'actions* proposée cherchait à limiter la
migration latérale du lit en protégeant les berges les plus
fragiles par des cordons de blocs ou des palissades de
bois, et en stabilisant les versants par des travaux de
génie-biologique. Les interventions les plus urgentes ont
été réalisées au cours de l'été et de l'automne 1995, selon
les recommandations établies sur des croquis géomor-
phologiques spécifiques à chaque site à traiter (fig. 3.44).
Jusqu'à aujourd'hui, les travaux exécutés semblent don-
ner entièrement satisfaction aux gestionnaires du PNR
du Haut-Jura.

7.4) Discussion et conclusion

Au tout début de ce chapitre sur la gestion des cours d'eau, le problème de l'adéquation entre les pratiques d'aménagement ou de gestion environnementale et les forces qui régissent les mécanismes environnementaux était posé. Sur des espaces très proches, ces forces asso-cient en permanence des processus de construction et de destruction, de flux et de reflux ; elles assurent une diver-sité fonctionnelle à tous les niveaux hiérarchiques ; elles participent à la création permanente de conditions nou-velles, auxquelles l'homme contribue largement par ses diverses interventions. On retrouve ces caractéristiques dans la notion d'écocomplexe (Blandin & Lamotte, 1988). L'écocomplexe, ensemble d'éléments ou sous-systèmes écologiques fortement connectés les uns aux autres, est régi par des "liens de solidarité vigoureux" entre les différents sous-systèmes, les liaisons de dépen-dance impliquant que "toute intervention sur l'un d'entre-eux a des effets immédiats ou à plus longue échéance sur les autres" (Pautou & Manneville, 1995, p. 6). Ces changements peuvent être occasionnés par des interventions sur le milieu, support de la vie, mais aussi par des modifications portant sur les êtres vivants eux-mêmes : par exemple, l'arrêt du pâturage d'un marais conduit à une transformation rapide de la couverture végétale. Cela impose d'examiner les différents sous-systèmes dans leur globalité, milieu et êtres vivants étant analysés à travers leurs interrelations, les liens de causa-lité étant souvent indirects et complexes. Gérer l'éco-

complexe, c'est avoir une approche globale synthétique
qui prenne en compte les dimensions spatiales et tempo-
relles. L'homme et ses activités sont partie intégrante de
l'écocomplexe. Mettre en place une gestion obéissant
aux exigences d'un développement durable (voir tableau
3.17) impose le maintien d'un équilibre, d'une associa-
tion mutuellement avantageuse pour chacune des com-
posantes de l'écocomplexe.

La synthèse sur la métamorphose des cours d'eau des Alpes du Nord révèle avec force que depuis 150 ans, le lien entre l'homme et l'hydrosystème fluvial témoigne plus d'une relation agresseur/agressé que d'un souci de coopération symbiotique. Elle montre également que la gestion du milieu n'a jusqu'alors jamais respecté les forces qui régissent les mécanismes environnementaux. Les sociétés ont de tout temps cherché à se dégager des contraintes du milieu (quand elles ne les ont pas purement et simplement ignorées) et à le modeler pour satisfaire leurs besoins nouveaux. L'accroissement de moyens techniques leur a d'ailleurs permis de modifier l'espace avec une efficacité redoutable. Il est frappant d'analyser que la plupart des actions d'aménagement réalisées depuis le milieu du XIXe siècle n'ont eu qu'un objectif (ou qu'une conséquence), stabiliser le système fluvial ; et de constater que le l'hydrosystème est encore aujourd'hui susceptible de mettre en œuvre des "stratégies" visant à le faire sortir (au moins ponctuellement et temporairement) de cet état de trop grande stabilité et de retrouver une certaine liberté d'action. Ce comportement montre l'impérieuse nécessité de gérer l'hydrosystème fluvial de manière globale et dans le respect des forces qui régissent sa dynamique, c'est-à-dire : 1) permettre, voire favoriser par des actions d'ingénierie spécifiques, l'expression des forces de construction et de destruction, en réservant des espaces de liberté (Piégay, Barge et al., 1996), espaces où le libre jeu des réajustements fluviaux peut s'exprimer sans trop de contraintes ; 2) permettre la diversité fonctionnelle, voire la favoriser là où elle ne s'exprime plus, de manière à assurer le maintien, autant que faire se peut, de l'ensemble des potentialités de l'écocomplexe.

Dans ses approches, l'aménagement fluvial classique a tendance à globaliser, classer, ranger dans des groupes et catégories étanches<fnref n="16" />. Dans ses réalisations, il reproduit fréquemment des recettes, des schémas simples, voire simplistes, ce qui conduit à mettre en œuvre des solutions techniques qui sont la plupart du temps déconnectées de la réalité de terrain et de la complexité fonctionnelle. Les études géomorphologiques et écologiques montrent au contraire que chaque bassin-versant, chaque rivière ou section de cours d'eau présente des modes de fonctionnement spécifiques liés à ses caractéristiques majeures, mais aussi à un "vécu", une histoire, une mémoire inter-

<footnote n="15">15 Blocs abandonnés sur les basses terrasses et les bourrelets de berge...</footnote>

<footnote n="16">16 Ceci est inhérent aux concepts, théories et méthodes qui la fondent (Brookes, 1995).</footnote>
ne. Une gestion sans imagination est donc nécessairement invalidante pour l'équilibre du système. Les aménagements et les modalités de gestion doivent ainsi être adaptés aux spécificités fonctionnelles, ce qui nécessite d'abord de procéder à des études suffisamment fines pour les révéler. Les approches d'ingénierie géomorphologique, dont nous avons montré les principes à travers quelques exemples, sont à la fois souples et adaptées aux spécificités du terrain, et permettent de gérer l'unité dans la diversité. Elles ne se situent pas au même niveau hiérarchique que les techniques d'ingénierie classique (voir tab. 3.18) et de ce fait n'entrent pas systématiquement en compétition avec elles, mais relèvent d'une approche complémentaire. L'ingénierie géomorphologique nécessite d'ailleurs très fréquemment d'avoir recours à des techniques d'ingénierie classique (Morris, 1995), mais avec la particularité qu'elles ne sont pas mise en œuvre seulement pour traiter les conséquences, mais surtout les causes de la dérive des hydrosystèmes fortement anthropisés, c'est-à-dire l'altération plus ou moins marquée des flux d'énergie et de matière (eau, sédiments, matière organique).

Le principe d'une gestion durable des hydrosystèmes fluviaux, option actuellement retenue par notre société, est à l'origine du développement d'un nouveau corps de concepts et de techniques d'aménagement, dont l'ingénierie géomorphologique constitue l'un des éléments clé. En cette fin de XXe siècle, cette approche n'en est qu'à ces premiers balbutiements ; de très importants progrès seront à réaliser au cours de la prochaine décennie pour la rendre pleinement opérationnelle. Elle nécessitera, bien évidemment, une évolution des mentalités chez les décideurs, les techniciens et les acteurs locaux. Les Schémas Directeurs d'Aménagement et de Gestion des Eaux (SDAGE), dont la mise en place est en cours, sont une étape dans la prise de conscience de la nécessité d'une gestion globale de l'hydrosystème fluvial par les décideurs institutionnels. Il ne faut pas cacher qu'à l'échelon local des résistances existent, bien souvent par ignorance des mécanismes du fonctionnement des cours d'eau et, plus particulièrement, de l'implication de phénomènes ponctuels sur l'ensemble de l'hydrosystème. De ce fait, de gros efforts sont à faire dans les prochaines années pour que les mentalités évoluent et que les résistances cèdent la place à une solidarité sans réserve.
CONCLUSION GÉNÉRALE

ET PERSPECTIVES

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Ce Diplôme d'Habilitation à Diriger les Recherches est construit autour du concept d'hydrosystème fluvial (Amoros & Petts, 1993). Lors de la structuration de ce mémoire de synthèse, une importance toute particulière a été accordée aux échelles d'espace et de temps ; travailler à toutes les échelles a été mon objectif prioritaire. Trois niveaux spatio-temporels ont été pris en compte : la macro-échelle (bassin-versant et temps long), la méso-échelle (tronçon de rivière et pas de temps séculaire) et la micro-échelle (site ou station d'étude et échelle événementielle et cyclique). Le géomorphologue doit être capable de travailler à chacune d'entre elles : d'abord, parce qu'elles constituent les niveaux emboîtés et hiérarchisés d'un même système ; ensuite, parce qu'elles fournissent des informations complémentaires indispensables pour une bonne compréhension de la structure et du fonctionnement de l'hydrosystèmes fluvial. Les deux premières permettent d'analyser les assemblages de géiformes et d'étudier leur évolution dans le temps ; elles sont fondamentales pour aborder les métamorphoses fluviales et comprendre leurs causes. La dernière est celle à laquelle agissent les processus à l'origine de l'agencement des formes et des biotopes. Au cours des neuf années de recherche ayant suivi la soutenance de ma thèse de Doctorat, être capable de fournir une information quantitative a été l'un des mes soucis permanents, comme le texte de synthèse de ce DHDR le reflète largement. Il a été organisé en trois parties complémentaires, chacune ayant pour objet de présenter les différentes facettes de ma recherche, tout en montrant sa cohérence et son organisation d'ensemble :

A) La première partie avait pour objectif de présenter certaines des méthodes de travail que je développe et utilise pour obtenir de l'information géographique quantitative, à l'échelle spatiale du tronçon de cours d'eau et à trois pas de temps emboîtés :

1) Au pas de temps long (multiséculaire), les techniques et outils développés ont pour finalité la reconstitution des paléoenvironnements fluviaux. Ils s'appuient sur l'exploitation géostatistique d'informations topographiques provenant de sondages géologiques ou géotechniques et de la granulométrie des dépôts sédimentés dans d'anciens chenaux. Trois études de cas ont été présentées pour illustrer les méthodes mises en œuvre, sur un ancien chenal du Rhône en amont de Lyon et le site de Grenoble.

2) A l'échelle de temps des 250 dernières années, le diagnostic géomorphologique est fondé sur l'analyse des documents anciens (études d'ingénierie, cartes anciennes...). Deux types de données sont relativement fréquentes et se prêtent à une utilisation scientifique : les profils en long et les cartes anciennes. L'intérêt et les limites des données altimétriques ont été discutés. Parmi les documents anciens, la carte ancienne s'avère particulièrement intéressante pour étudier la dynamique de référence

des rivières et les étapes de leur transformation par l'homme. La forme en plan peut être l'objet d'une quantification et d'une analyse exploitation géostatistique, par le biais de paramètres tels que les indices de sinuosité du tracé et de multiplicité des bras. Ce dernier type d'indicateur doit cependant être utilisé avec circonspection, parce qu'il est fortement lié aux conditions hydrologiques et que celles-ci ne sont jamais mentionnées sur les cartes anciennes. Le développement de nouveaux outils, tels les Systèmes d'Information Géographique, peut faciliter l'exploitation des cartes anciennes, par leur capacité à homogénéiser les échelles, géoréférencer et redresser des images établies dans différents systèmes de coordonnées et de traiter, de créer et de quantifier de l'information géographique. Des études de cas réalisées sur l'Isère dans la vallée du Grésivaudan et du Drac dans la plaine de Grenoble ont permis d'illustrer l'intérêt des documents anciens pour les reconstitutions géomorphologiques.

3) Au pas de temps court, la réalisation de diagnostics géomorphologiques de terrain nécessite de recourir à des techniques de recueil de l'information parfaitement maîtrisées. Depuis 1990, les travaux réalisés pour le compte de diverses collectivités territoriales ont permis de mettre en place un corpus de méthodes visant à acquérir, mettre en forme, traiter et représenter dans l'espace des caractères quantitatifs et qualitatifs décrivant le fonctionnement des milieux étudiés. En se fondant sur trois études de cas présentant des degrés de sophistication croissants dans l'acquisition et le traitement des données, on a tenté de présenter les caractéristiques générales communes de ces méthodes, qui par certains de leurs aspects se rapprochent beaucoup des questionnaires d'enquête de géographique sociale. Les données sont collectées sur des fiches de terrain, chacune d'entre elles étant un individu d'une base de données. Selon la problématique et l'objectif de l'étude (recherche fondamentale ou appliquée), les données font l'objet de divers types de traitements. Ils peuvent prendre la forme d'une simple exploitation cartographique des données. Celles-ci peuvent aussi être préalablement codées, puis faire l'objet de traitements statistiques élémentaires ou plus sophistiqués (analyse multivariée).

B) La seconde partie avait pour objectif d'exposer comment je conçois et organise mes recherches en géomorphologie fluviale, tout en intégrant à ces travaux les étudiants dont je dirige les travaux. Un thème, sur lequel j'ai énormément investi depuis 1994, a été développé : celui de la végétalisation du lit de l'Isère dans la vallée du Grésivaudan et de la recherche des facteurs abiotiques qui contrôlent son développement. Il fait l'objet d'études interdisciplinaires et de collaborations internationales, dans le cadre de deux contrats financés par la Communauté Européenne (1993-1995 et 1996-1999). Les études sont réalisées à différentes échelles spatio-temporelles emboîtees :
1) *A l'échelle du tronçon de rivière et du temps séculaire*, on a procédé à une étude du fonctionnement géomorphologique avant la grande période d'aménagement fluviatile et on a analysé les grandes étapes de la méta-morphose géomorphologique du cours d'eau, sous l'effet des multiples aménagements de l'homme ; c'est également à cette échelle que l'on étudie actuellement l'organisation spatio-temporelle des géoformes du chenal. Ces études constituent l'indispensable cadrage qu'impose une analyse quantitative fine des processus fluviaux actuels, ceux-ci étant largement sous la dépendance de l'évolution de la dynamique fluviale au cours des dernières décennies.

2) J'ai plus spécifiquement choisi de présenter les résultats de recherche dont j'ai été l'initiateur et l'artisan. Ceux-ci ont été acquis sur le *pas de temps court* (cycles annuels et événements) et l'échelle spatiale du site et de la station d'étude. Deux thèmes étroitement liés ont été traités : a) les *transits* de matière dissoute totale (MDT) et de matière en suspension (MES) de l'Isère, ceux-ci étant mesurés en continu à la station de Grenoble-Campus ; b) la dynamique des dépôts de MES, perçue à travers l'évolution topographique et de l'inondabilité d'une île végétalisée de l'Isère, au cours de la période 1994-1996.

L'étude quantitative des transports de MDT et de MES a été l'occasion de présenter les protocoles de mesure mis en œuvre, puis d'identifier les rythmes saisonniers et événementiels des concentrations de ces flux. La quantification des transports solides a permis de démontrer que l'Isère est un gros pourvoyeur de matière dissoute et de matière en suspension. Les écoulements très contrastés de la période d'étude montrent une très forte variabilité inter-annuelle des transits ; c'est pourquoi, les charges spécifiques s'inscrivent dans des fourchettes relativement larges (180 à 450 $t.km^{-2}.an^{-1}$ pour la MDT ; 215 à 1200 $t.km^{-2}.an^{-1}$ pour les MES). Ces études ont également clairement révélé le rôle de la fusion nivale sur les transports annuels de MES ; elle intervient aussi fortement sur les transports de MDT. Les premières investigations portant sur les zones de recharge sédimentaire fine, réalisées par des techniques indirectes de cartographie, ont permis de circonscrire les secteurs du bassin-versant de l'Isère qui participent fortement à la fourniture en MES.

Sur l'île végétalisée de Brignoud, l'élaboration d'un modèle numérique de terrain (MNT) et son suivi dans le temps, ainsi que l'enregistrement des hauteurs d'eau ont permis de modéliser l'inondabilité pour différentes situations hydrologiques et de montrer les changements qui l'affectent, avec l'exhaussement de la forme fluviale. L'objectif de cette étude est de fournir une référence pour analyser les modalités de la régénération des espèces végétales ligneuses, sous le double effet des variations saisonnières de la hauteur d'eau et de la sédimentation minérale fine. La procédure de modélisation et de calage du modèle a fait l'objet d'une présentation méthodologique détaillée.

Au cours de la période d'étude (1994-1995-1996), la confrontation des données topographiques, de durée d'inondation et de concentration de MES a permis de montrer l'existence d'un processus de sédimentation forcée, les dépôts annuels atteignant régulièrement plusieurs décimètres ; des exhaussements locaux dépassant 80 cm.an⁻¹ ont été mesurés. Un calcul des taux de sédimentation indique des rythmes maximum d'exhaussement de 3 à 5 cm.h⁻¹, lorsque la concentration en MES est supérieure à 10 g.l⁻¹. Ces très fortes valeurs sont en dues au fort ralentissement de l'écoulement provoqué par la végétation ; celle-ci engendre aussi un peignage des sédiments fins, comme le montre la très rapide diminution de la granulométrie des dépôts dès que l'on quitte les zones les plus exposées au courant. Ces premiers résultats doivent maintenant être confrontés aux données phytoécologiques, dans un cadre interdisciplinaire.

C) La troisième partie avait pour objectif de rédiger une synthèse de l'évolution des cours d'eau des Alpes du Nord au cours des 250 dernières années, en s'appuyant sur des études récentes. Les 29 publications dont j'ai été l'initiateur ou auxquelles j'ai collaboré ont été très largement utilisées dans cette synthèse. Elles témoignent de mon souci permanent de maintenir un fil conducteur aux recherches que j'ai engagées sur les rivières nord-alpines, les investigations portant sur les multiples unités de l'hydrosystème (torrents, cours d'eau de montagne, petites rivières de piedmont, grandes vallées intra-alpines...). Cette vision globale de l'hydrosystème offre la possibilité d'analyser en détail et sur le long terme les causes de la métamorphose des rivières. Elles sont bien évidemment liées à des facteurs locaux relativement faciles à identifier (endiguements, extractions, aménagements hydroélectriques, etc.). Elles sont dues, aussi, à des facteurs indirects qui contribuent bien souvent à renforcer les tendances locales ou à compromettre toute réhabilitation naturelle (correction torrentielle et reboisement, déprise rurale et végétalisation des versants). Ainsi, au fil des chapitres, j'ai essayé de montrer les mécanismes complexes de l'impact de l'homme sur l'évolution de l'hydrosystème et sa difficile lutte pour non seulement maîtriser la rivière, mais également les aspects négatifs des premiers travaux. J'ai tenté d'établir comment les multiples aménagements, apparemment indépendants les uns des autres, se sont cumulés, ont engendré une "synergie d'impacts" (Bravard, 1987, p. 397) et ont conduit à la "dérive" rapide et bien souvent irréversible de l'hydrosystème, à l'échelle de temps du gestionnaire. L'impact a été abordé par les changements relatifs des flux d'eau (Ql) et de sédiments (Qs) par rapport à la "dynamique de référence" précédant les travaux de correction généralisée (fin du XVIIIe siècle). Il apparaît ainsi que, depuis 150 ans, tous les efforts des ingénieurs et aménageurs vont dans le sens d'une altération plus ou moins forte de ces flux, la recharge et les transits de la charge de fond étant les plus fortement modifiés.
L'analyse des impacts a également montré que les inter-
ventions humaines ont presque toujours porté sur le traî-
tement des conséquences et non des causes de la “déri-
ve” des hydrosystèmes fortement anthropisés. Cette fuite
en avant ne peut en aucun cas être assimilée à une pro-
cédure de gestion. La prise de conscience de la nécessi-
té d'une gestion durable de l'environnement impose de
complètement revoir l'approche de la gestion des cours
d'eau : il convient d'agir localement tout en concevant
globalement, dans un souci de coopération symbiotique
entre l'homme et le milieu. Celle-ci passe par le maintien
d'une diversité fonctionnelle à tous les niveaux hiérar-
chiques de l'hydrosystème et le maintien de la capacité
permanente de créer des conditions nouvelles. Seul le
rétablissement d'une activité minimale des transits sédi-
mentaires est susceptible de favoriser celles-ci. C'est
dans cette perspective qu'ont été exposés les principes
d'une “ingénierie géomorphologique” adaptée aux
rivières à charge de fond grossière, dont l'objectif est de
“gérer les érosions, le transport de la charge de fond et
l'écologie sur des bases géomorphologiques” (Bravard,
Landon et al., 1997). Plusieurs exemples proposant des
situations très contrastées (rivières de plaine alluviale,
tronçon court-circuité par un ouvrage hydroélectrique,
cours d'eau de montagne) montrent quels pourraient être
ou quels sont les principes d'une telle gestion, sans pour
autant que cela remette en cause les objectifs d'aména-
gement ou d'utilisation de l'espace actuellement envisa-
gés.

Arrivé au terme de la rédaction de ce texte de synthèse,
il convient de dégager des perspectives. Mes réflexions
actuelles m'orientent plus spécifiquement vers trois thé-
matiques :

1) Pour encore au moins deux ans, la problématique de la végétalisation des lits fluviaux va retenir une grande partie de mon attention. Il est notamment indispensable, dans les mois à venir, de procéder au croisement interdisciplinaire des données recueillies sur l'Isère, cet aspect ayant jusqu'ici été insuffisamment abordé, faute de temps. Le démarrage de collaborations avec les hydrauliciens grenoblois devrait permettre également de mieux prendre en compte la mécanique des transports de charge de fond et son incidence sur la fixation des formes du chenal et leur végétalisation.

2) Depuis un peu moins d'un an, des recherches
hydrologiques et hydrochimiques sont menées en colla-
boration avec J.-J. Delannoy (Prof. Univ. de Savoie,
Chambéry) et des chercheurs physiciens de l'Université
de Lille, sur le karst évolué du massif des Coulmes
(Vercors). Elles ont été l'occasion d'installer des équipe-
ments de mesure (station météorologique sur le plateau
calcaire, stations hydrométrique, physico-chimique et de
comptage de gouttes dans la grotte touristique de
Choranche). Le système karstique est ici considéré
comme un filtre, l'objectif étant d'analyser le fonction-

nement de ce filtre vis-à-vis des transferts d'eau et de
matière (matières dissoutes, matières en suspension,
acides humiques, pollens...) dans le réseau de fissures.
Cette étude devrait me permettre de diversifier mes
recherches, en prenant mieux en compte que je ne l'ai
fait jusqu'alors les processus de transfert hydrologique et
hydrochimique, ainsi que les éléments du cycle de l'eau.

3) Mon troisième objectif est de lancer des travaux sur la géomorphologie des rivières de montagne, qui a jusqu'alors été assez peu étudiée en France. Les objectifs de gestion visant à maintenir ou restaurer le continuum des transports solides et de la recharge sédimentaire des cours d'eau de plaine intra-montagnarde imposent : a) de mieux comprendre quels sont les processus de recharge et de transfert de la charge alluviale sur ce type de cours d'eau ; b) de recenser les rivières qui présentent les potentialités les plus affirmées, dans un souci de gérer au mieux les ressources à l'échelle de l'hydrosystème.
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