Les écoulements dans les cours d'eau naturels ou artificiels sont capables d'éroder leur fond, de transporter des sédiments et de les déposer. Les activités humaines comme la navigation fluviale, la production hydro-électrique, les extractions de granulats, de même que les changements climatiques ou d'occupation des sols, sont susceptibles de perturber l'équilibre sédimentaire de la rivière, et donc son évolution morphologique. En retour, un tel déséquilibre peut menacer les activités humaines (aggravation des inondations, déstabilisation des ponts, etc.), et détériorer les écosystèmes liés au cours d'eau.
Les équipes de recherche en hydraulique et géomorphologie fluviales du VUVH (Institut de Recherche sur l'Eau, Bratislava, K. Holubova) [1] et du Cemagref (Lyon, A. Paquier) se sont rencontrées en 2006 dans le cadre d'un échange organisé par le CNRS (Lyon, H. Piégay) et financé par l'Ambassade de France. La collaboration a pu se développer dans le cadre d'un projet du programme Stefanik (2008-2009) [2]. Des publications communes sont en préparation, à partir d'expériences sur le terrain et en laboratoire ainsi que des modélisations numériques réalisées conjointement.
Un premier axe de collaboration concerne la restauration des grands cours d'eau, et en particulier des milieux aquatiques remarquables constitués par les méandres déconnectés du chenal principal. Ces méandres ont soit été recoupés artificiellement dans le but de rectifier le cours de la rivière, pour améliorer les conditions de navigation le plus souvent, soit abandonnés naturellement au gré des crues. Ces milieux, dits annexes ou périfluviaux, permettent de diversifier les habitats disponibles pour la flore et la faune : ils peuvent notamment servir d'abri pour les alevins, et de refuge pendant les crues ou les épisodes de fortes chaleurs. Or les rivières aménagées (barrages, digues, chenalisation) voient généralement leur dynamique morphologique affaiblie, ce qui se traduit par une inexorable sédimentation des méandres abandonnés, qui s'assèchent progressivement sans être remplacés par de nouveaux recoupements. Les travaux de restauration (recreusement, génie végétal, etc.) de ces bras morts sont souvent compromis par les atterrissements qui bouchent leurs entrées et les déconnectent de la rivière en quelques années seulement.
Au cours d'un projet européen PHARE [3] portant sur la restauration des bras morts de la Morava inférieure, à la frontière austro-slovaque, l'équipe slovaque a réalisé des relevés de terrain détaillés et des expérimentations sur modèles réduits, où les sédiments sont représentés par de fines particules d'anthracite (Holubova et al., 1999). Une comparaison avec des cas de bras morts similaires sur le Rhône et l'Ain, suivis sur plusieurs années par les équipes françaises dans le cadre de projets de restauration, a permis de confirmer des tendances générales dans l'évolution morphologique des embouchures de bras morts (Le Coz et al., en préparation). On observe systématiquement un retrait de la berge amont par érosion locale, et surtout une fermeture du bras mort par dépôt de sédiments.
Un deuxième axe de collaboration concerne la mesure et la modélisation des flux de sédiments dans les cours d'eau et des évolutions morphologiques associées. L'équipe slovaque jouit d'une longue expérience en termes de prélèvement de la charge de fond (flux de graviers) sur des tronçons de la Morava et du Danube, à l'aide de "cages à sédiments" descendues au fond et remontées pendant les crues. Cette expérience est très profitable à la partie française, en vue de mesures similaires sur le Rhône par exemple, dont le transport solide n'a pas été documenté ainsi. Sur certaines sections du Danube, des relations précises entre flux solide et flux liquide ont ainsi pu être établies. Elles sont en cours d'analyse et de comparaison à diverses formules théoriques, dont une développée par l'équipe française (Camenen et Larson, 2005).
Outre ces mesures de flux de sédiments, des levés bathymétriques ont été effectués régulièrement sur le tronçon du Danube situé en aval du barrage de Gabcikovo, et ce depuis la mise en service du barrage en 1992. Ce suivi met en évidence l'incision progressive du lit de la rivière due à l'interruption du transit sédimentaire en aval du barrage (Holubova et al., 2004). Une comparaison est en cours entre des simulations numériques réalisées par l'équipe slovaque avec le modèle Mike11 (DHI) et par l'équipe française avec le modèle RubarBE (Cemagref, El kadi Abderrezzak et al., 2008).
Bibliographie produite durant la coopération :
- Camenen B., Larson M. (2005), A bed-load transport formula for the nearshore, Estuarine Coastal and Shelf Science, vol. 63, pp. 249-260. - El kadi Abderrezzak, K., Paquier, A., Gay, B. (2008), One-dimensional numerical modelling of dam-break waves over movable beds : application to experimental and field cases, Environmental fluid mechanics, vol. 8, n°2, pp. 169-198. - Holubová, K., Lukac, M., Sumbal, J., Kalis, J., Capekova, Z., Sporka, F., Tothova, L., Cerny, J. (1999), Restoration of the Slovak Morava River meanders, Water Research Institute, Bratislava, Phare project, Final report. - Holubová, K., Capeková, Z., Szolgay, J. (2004), Impact of hydropower schemes at bedload regime and channel morphology of the Danube river, pp. 135-142, River Flow, Naples, Italy. - Le Coz, J., M. Michálková, A. Hauet, M. Comaj, K. Holubová, H. Piégay, A. Paquier - Deposition and scour processes in the outlet of a downstream-connected cut-off meander, en préparation pour soumission à Earth Surface Processes and Landforms.
