Mardi 1er juillet – de 14:00 à 19:00
Session D1 : La morphologie des fleuves : des pressions aux impacts
Déficit sédimentaire et restauration des rivières de la Montagne Noire : identification des sources sédimentaires mobilisables
BRUN Mathieu, ARNAUD-FASSETTA Gilles, CORENBLIT Dov, MELUN Gabriel
France
Résumé : Les rivières de la Montagne Noire, historiquement en tresses au Petit Âge Glaciaire, ont été modifiées dès le XVIIᵉ siècle, passant à un lit unique et sinueux suite à des aménagements (corsetage, seuils). La crue majeure de 1999, couplée aux nouvelles politiques publiques (DCE et LEMA), ont initié des projets de restauration fluviale. Ces efforts visent à favoriser un décloisonnement des cours d’eau, permettant un fonctionnement naturel des bandes actives, caractérisé aujourd’hui par une métamorphose fluviale et un retour du tressage.
Les études sur le transport de la charge solide et le bilan sédimentaire soulignent un déficit sédimentaire marqué, contribuant à une incision accrue des lits fluviaux, notamment en période d’hydrologie ordinaire (Arnaud-Fassetta et al., 2024). De nouveaux travaux explorent les sources sédimentaires disponibles dans les bassins versants, notamment dans les bancs alluviaux, les berges et les versants de la Montagne Noire. Ces données récentes offrent aux gestionnaires des outils précieux pour orienter et optimiser leurs prochaines opérations de restauration fluviale.
Les mêmes aménagements fluviaux causent-ils les mêmes impacts hydrosédimentaires ? Une approche comparative sur quatre tronçons court-circuités du Rhône.
SEIGNEMARTIN Gabrielle, RIQUIER Jérémie, MOURIER Brice, WINIARSKI Thierry, PÉIGAY Hervé
France
Résumé : La trajectoire fonctionnelle et la dynamique hydrosédimentaires des cours d’eau de l’Anthropocène ont été profondément bouleversées par des phases d’aménagements successives (e.g., chenalisation, aménagement hydroélectrique). Nous avons étudié quatre tronçons corrigés (fin du 19ème siècle) et court-circuités (milieu du 20ème siècle) du Rhône (~60 km, soit 13 % de sa longueur) afin d’examiner si des aménagements similaires entrainent des impacts hydrosédimentaires comparables. À l’aide d’une analyse chronoplanimétrique (cartes historiques, photos aériennes et images satellites), nous avons analysé la rétraction de la bande active et l’atterrissement des marges alluviales à la lumière de données hydrosédimentaires historiques (profil en long du fond du lit, niveaux d’eau). Les résultats indiquent une rétraction de la bande active (-43 % à -17 % suite à la chenalisation ; -32 % à -17 % suite à la dérivation) et un atterrissement des marges endiguées (27–44 % suite à la chenalisation ; 41–66 % suite à la dérivation). Ainsi, les dérivations ont eu un impact plus marqué lorsque les ajustements post-chenalisation étaient modérés, et inversement. Dans tous les cas, ces dérivations ont profondément perturbé les séquences hydrologiques (homogénéisation des topo- et chrono-séquences) et les modalités de connectivité latérale (moins fréquentes mais plus intenses), continuant la mosaïque alluviale ainsi que les fonctions socio-écosystémiques qu’elle portait (e.g., homogénéisation des conditions d’habitat). De plus, l’extraction de granulats alluvionnaires en lit mineur a aggravé localement l’incision du fond du fleuve, atteignant jusqu’à -4,1 m cumulés sur le 20ᵉ siècle (-5 cm/an). Les variations d’intensité des impacts dépendent des caractéristiques locales et des pressions cumulées observées sur chaque site. Ces résultats soulignent l’importance d’évaluer les impacts des aménagements afin de guider les stratégies de gestion et de restauration.
Explorer l’avenir des rivières : réponse géomorphique d’une rivière himalayenne au changement climatique grâce à l’approche des styles de rivières
KARNATAK Nikita, KUSHWAHA Anuj Prakash, MISHRA Vimal, JAIN Vikrant
Inde
Résumé : Le changement climatique joue un rôle majeur dans la géomorphologie d’une rivière. La réponse géomorphique des rivières au changement climatique dépend principalement des modifications des régimes de précipitations, de la température et des événements météorologiques extrêmes. Cette étude a été réalisée sur le système fluvial Yamuna, en Inde, le plus grand affluent du fleuve Ganga. Nous avons étudié la réponse géomorphique du système fluvial Yamuna aux scénarios de changement climatique en utilisant le cadre River Styles. Les futurs scénarios hydrologiques ont été projetés à l’aide de la moyenne d’ensemble de deux modèles climatiques globaux (GCM) de la phase 6 du projet d’intercomparaison de modèles couplés (CMIP-6).
Nous avons classé la rivière en treize styles de rivière distincts sur la base de la variabilité du paysage, de la configuration des vallées, de la morphologie du canal plan, des unités hydrauliques et des caractéristiques des matériaux du lit. La variation spatiale en aval de la puissance du cours d’eau à travers les tronçons a été analysée et comparée aux futurs scénarios hydrologiques projetés afin d’identifier la sensibilité géomorphique de la rivière dans des scénarios climatiques changeants. Les résultats soulignent la variabilité spatiale de la réponse d’une rivière aux forçages climatiques, avec des adaptations distinctes à l’échelle du tronçon induites par la géologie locale, la tectonique, les confluences des affluents et les interventions humaines. Les résultats démontrent que les effets du changement climatique peuvent varier selon les différents tronçons d’une rivière, chaque tronçon présentant des réponses distinctes aux mêmes changements climatiques. Cette étude souligne l’importance d’intégrer la compréhension géomorphique dans les stratégies d’adaptation climatique à différentes échelles pour la gestion durable des bassins fluviaux de l’Himalaya.
Un cadre quantitatif pour analyser les impacts anthropiques sur la morphodynamique d’une rivière himalayenne, système fluvial Yamuna, Inde
SINGH Shalini, REY Louis, KARNATAK Nikita, BELLETI Barbara, PIEGAY Herve, JAIN Vikrant
Inde
Résumé : Les rivières sont des liens essentiels qui intègrent les populations, les écosystèmes et les paysages, soutenant diverses traditions culturelles et soutenant la croissance agricole, commerciale et industrielle. L’analyse quantitative du fonctionnement des rivières est la clé pour comprendre ces liens. Le fonctionnement du fleuve est régi par des facteurs géologiques, climatiques et anthropiques, la dynamique des sédiments et de l’eau jouant un rôle central dans la formation de la morphologie du canal et des plaines inondables.
Cette étude explore la relation dynamique entre les activités humaines et les changements géomorphiques dans la rivière Yamuna, un important système fluvial himalayen en Inde. Prenant sa source du glacier Yamunotri, la rivière Yamuna s’étend sur 1 376 km, drainant un vaste bassin de 366 223 km2. Les tronçons alluviaux du fleuve constituent la bouée de sauvetage de la région de Delhi, l’une des mégapoles les plus densément peuplées du monde. La rivière Yamuna est confrontée à des pressions importantes autour de la mégapole de Delhi en raison d’une activité humaine intense, ce qui en fait un élément essentiel pour comprendre les impacts anthropiques sur les systèmes fluviaux.
La méthode de segmentation des rivières basée sur la boîte à outils du corridor fluvial a été utilisée pour analyser les paramètres géomorphiques tels que la largeur du canal actif, la largeur de l’eau, l’indice de tressage, la largeur de la végétation et la largeur de la plaine inondable à un intervalle de 500 m. Les résultats révèlent que les interventions humaines telles que la construction de barrages, l’extraction de sable et l’expansion urbaine ont considérablement influencé les principales caractéristiques géomorphiques. Ces résultats mettent en évidence le besoin urgent de pratiques de gestion durables pour atténuer les impacts induits par l’homme et préserver l’intégrité écologique et géomorphique des systèmes fluviaux face aux pressions croissantes.
Évaluation des impacts anthropiques sur la morphodynamique fluviale: une analyse basée sur SIG de trois bassins hydrographiques alpins (NO de Turin, Italie)
PASCHETTO Arianna, CASELLE Chiara
Italie
Résumé : Cette étude évalue les pressions anthropiques sur trois bassins hydrographiques à partir de cartes topographiques et d’images satellites couvrant la période de 1880 à 2024, analysées via une interface SIG. Une procédure automatisée de vectorisation a été développée pour extraire les principales caractéristiques, notamment les lits fluviaux, les zones urbaines/industrielles et les barrières fluviales (p. ex., barrages et ponts), malgré les défis liés à la variabilité cartographique. Des méthodes basées sur MATLAB ont soutenu l’extraction des données, permettant d’évaluer les modifications des lits fluviaux d’origine naturelle par rapport à celles d’origine anthropique. Deux indices spatiaux, l’indice de divagation (Anabranching Index) et une version modifiée de l’indice de taux de migration agrégée, ont été utilisés pour quantifier ces changements. Les résultats montrent des impacts anthropiques significatifs dans les bassins de la Dora Riparia et du Sangone, où l’expansion urbaine a entraîné une transition vers des morphologies confinées à un seul chenal. En revanche, le bassin du torrent Stura di Lanzo présente des schémas de migration relativement naturels, sauf dans certaines zones localisées. Dans l’ensemble, tous les bassins montrent un rétrécissement des chenaux actifs et une mobilité sédimentaire réduite, liés à une augmentation des barrières fluviales et à l’empiètement des zones urbaines, particulièrement marqués entre 1990 et 2024. Ces résultats soulignent l’interaction critique entre le développement anthropique et les dynamiques morphologiques fluviales.
Connectivité et érosion des sols : comment identifier les points chauds dans les bassins versants menacés par les pluies torrentielles
KOREŇOVÁ Simona
République Tchèque
Résumé : Les pluies torrentielles sont l’un des phénomènes de plus en plus fréquents au cours des dernières décennies. Elles menacent principalement les petits bassins versants où le réseau fluvial n’a pas la capacité suffisante pour drainer l’eau et les sédiments érodés par les précipitations. Dans ces cas, la connectivité et les déconnexions des sédiments jouent un rôle clé. Une mauvaise gestion des terres, une perturbation ou, au contraire, une amélioration de la connectivité peuvent favoriser la création de crues soudaines aux conséquences dévastatrices pour les résidents locaux. La collaboration entre scientifiques, ingénieurs et autorités locales est essentielle pour trouver des stratégies durables et fondées sur la nature pour atténuer l’impact des phénomènes météorologiques extrêmes.
L’objectif principal de notre travail est de relier les problèmes d’érosion des terres agricoles et de connectivité du transport de sédiments pour identifier les points chauds dans les petits bassins versants où des pluies torrentielles se sont produites dans le passé. Dans des endroits sélectionnés en Europe centrale, une cartographie de la connectivité et une quantification de l’érosion des sols à l’aide de drones ont été réalisées, et les modèles WEPP, GeoWEPP-C, l’indice de connectivité et la méthode des zones de captage efficaces ont été utilisés. Le modèle WEPP a été validé par comparaison avec les résultats de mesures par drone, et les résultats de GeoWEPP-C et de l’indice de connectivité ont été comparés à la cartographie de la connectivité sur le terrain et à une base de données d’événements d’érosion. Le principal résultat est la carte des points chauds les plus critiques du point de vue de l’érosion et de la connectivité des sols, qui peut servir de base pour améliorer la gestion des petits cours d’eau, l’utilisation des terres et la protection contre les inondations.
Méthode de super-résolution basée sur l’utilisation d’images à basse résolution Landsat et haute résolution Sentinel-2 pour la caractérisation des paysages fluviaux à larges échelles
AUDISIO Pierre, PUSTELNIK Nelly, BELLETTI Barbara
France
Résumé : La dynamique des rivières peut-être caractérisée à l’aide d’indicateurs spécifiques tels que l’indice de tressage ou la largeur moyenne de la bande active [1], permettant le suivi des changements géomorphologiques du cours d’eau, mais aussi potentiellement de déterminer la nature des éléments à l’origine des transformations. Dans cette étude, ces descripteurs sont obtenus avec les satellites Landsat et Sentinel-2.
Si la couverture temporelle est plus large avec les données Landsat, la résolution spatiale est nettement meilleure avec Sentinel-2 permettant une extraction des descripteurs bien plus fine mais sur une période réduite. Afin d’extraire à haute résolution et sur une longue période de temps les descripteurs, nous proposons une méthode de super-résolution dans le but d’augmenter la résolution spatiale des données d’archive Landsat en utilisant une stratégie informée d’apprentissage profond se basant sur l’exploitation de couples d’images à haute et basse résolution Sentinel-2/Landsat.
Performance des méthodes de segmentation appliquées au continuum fluvial à l’échelle du réseau
DE ALMEIDA Thomas, VAUDOR Lise, DRAY Stéphane, PIÉGAY Hervé
France
Résumé : La segmentation des rivières est une étape cruciale dans leur caractérisation pour détecter les discontinuités et délimiter des tronçons homogènes. Avec la disponibilité croissante de données longitudinales pour décrire les rivières, le besoin d’une segmentation univariée automatique en tant qu’outil de synthèse et d’analyse est devenu essentiel. De nombreuses méthodes existent, bien qu’elles ne soient généralement pas conçues spécifiquement pour segmenter une rivière. Nous avons mené une revue des méthodes existantes et sélectionné un ensemble de techniques potentiellement utilisables selon plusieurs critères pratiques. Nous avons comparé les méthodes sélectionnées à l’aide de données simulées et évalué leurs performances en fonction de critères de qualité, de robustesse et d’efficacité. Nous avons conclu qu’aucune technique de segmentation ne surpasse toutes les autres dans toutes les circonstances et avons décrit les conditions spécifiques dans lesquelles chaque méthode est la plus performante. Enfin, nous proposons des conseils pratiques pour choisir la technique la plus adaptée en fonction de la distribution des données et des objectifs de l’étude.
Analyse comparative des processus géomorphologiques fluviaux pour la restauration et la surveillance des rivières
DOWNS Peter, BOOTH Derek, CASSERLY Colm
Etats-Unis
Résumé : La « restauration » des rivières implique généralement des efforts pour rétablir l’intégrité et la résilience des formes, des processus et de la connectivité des rivières dans l’espoir d’une augmentation significative et durable de la biodiversité. Bien qu’il existe diverses façons de caractériser les changements dans les formes et la connectivité des rivières, il existe peu de méthodes pour évaluer le caractère actuel et les changements dans les processus géomorphologiques fluviaux au fur et à mesure de l’évolution d’un chenal. Nous présentons un protocole d’évaluation rapide développé pour quantifier le mode et l’intensité des processus d’ajustement du canal et pour évaluer si le canal est fonctionnellement stable. Il convient de noter que nous séparons les observations sur le terrain de leur conversion interprétative en « indices d’ajustement » afin de réduire le biais entre les enquêteurs et de permettre une amélioration de l’interprétation après l’enquête. L’approche a été testée dans des chenaux de prairie de haute altitude relativement peu perturbés en Californie et dans des chenaux de plaine fortement modifiés d’Irlande. La méthode estime 14 indices représentant les modes d’ajustement du canal, classés en 4 niveaux d’intensité apparente, et avec des résultats intégratifs résumant la sensibilité du canal au changement, l’activité latérale et de l’instabilité relative. En tant qu’évaluation rapide, l’approche est bien adaptée à la surveillance avant et après le projet pour juger de la trajectoire évolutive des processus d’ajustement des chenaux et de la stabilité relative dans le cadre de l’étalonnage des processus géomorphologiques fluviaux pour la gestion et la restauration des rivières.
Cartographie de l’état du lit des rivières à l’échelle du réseau hydrographique dans la rivière Perales (Espagne)
VÁZQUEZ-TARRÍO Daniel, GARROTE Julio, SANDOVAL-RINCÓN Kelly Patricia, DÍEZ-HERRERO Andrés
Espagne
Résumé : Le transport des sédiments et les processus de changement géomorphologique ont des implications pour de nombreuses questions relatives à la gestion des rivières, telles que les risques d’inondation, la restauration des rivières, l’énergie hydroélectrique ou le dimensionnement des infrastructures. Par conséquent, les gestionnaires de cours d’eau ont souvent besoin d’informations sur les conditions géomorphologiques et hydro-sédimentaires des chenaux fluviaux. Dans ce travail, nous proposons une démarche SIG adaptée à la caractérisation de l’état du lit des rivières à l’échelle d’un réseau de drainage, en termes d’incision, d’aggradation ou d’équilibre vertical. Nous avons appliqué cette procédure à la rivière Perales (centre de l’Espagne) et nous avons obtenu une carte des conditions morpho-sédimentaires de 113 segments de cette rivière. Nous pensons que ce type de caractérisation pourrait contribuer à une première évaluation des rivières en termes d’équilibre sédimentaire à l’échelle d’un bassin versant et aider à prioriser les secteurs pour des études plus détaillées et plus approfondies.
Triage des tronçons de rivière pour la restauration basée sur des preuves d’ajustements géomorphologiques (rivière Saja, Espagne)
ELENA Fernández-Iglesias, MARÍA Fernández-García, VERÓNICA Moro, LARO Incera, GIL González-Rodríguez, DANIEL Vázquez-Tarrío, ROSANA Menéndez-Duarte
Espagne
Résumé : La restauration des cours d’eau est essentielle pour atténuer les incidences anthropiques et rétablir leur fonctionnalité en tant qu’écosystèmes. Cependant, la hiérarchisation et la priorisation des actions le long d’une même rivière peuvent s’avérer complexes en raison, entre autres, de la variabilité des conditions géomorphologiques et environnementales. Cet article propose une classification par tronçons afin de hiérarchiser les actions. Cette classification se base sur des indicateurs morphodynamiques des déséquilibres possibles dans le lit de la rivière. L’analyse est basée sur les caractéristiques du lit de la rivière et de la zone inondable, ainsi que sur les caractéristiques actuelles obtenues sur le terrain et à partir de vols de drones. Elle tient également compte de la trajectoire de changement morphologique depuis 1957 (déterminée par analyse de photographies aériennes). L’étude se concentre sur 30 km de la rivière Saja, un lit de rivière en tresses dans le nord de l’Espagne, principalement affecté par la protection longitudinale des berges et les travaux de défense contre les inondations, ainsi que par l’augmentation de la couverture arborée dans le bassin. La méthode a permis de classer les 10 sections dans lesquelles la zone d’étude a été divisée en fonction des différents signes de déséquilibre et du plus grand potentiel de récupération. Les interventions seront orientées vers une récupération des processus et des formes qui augmentent la connectivité longitudinale et transversale, afin d’assurer un équilibre géomorphologique adéquat à plus long terme.
La structure de l’écoulement et la morphologie du chenal et des méandres recoupés du bras de Sulina – Le Delta du Danube
DUTU Laura, DUTU Florin, IORDACHE Gabriel
Roumanie
Résumé : Cette étude s’occupe de la structure de l’écoulement et la morphologie du lit du chenal preincipal et des méandres rectifiés du bras Sulina du delta du Danube, en relation avec une série complexe de facteurs, comme le rapport de la pente du lit du canal, la sinuosité, l’élévation de la surface de l’eau dans les zones de bifurcation, l’angle de diversion, etc. Au long du canal Sulina, le programme de coupure réalisé entre 1858 et 1902 a raccourci ce bras de 25% et a produit une fragmentation de la connectivité latérale et donc des perturbations de la répartition des flux d’eau entre le canal principal, les méandres rectifiés et les lacs du delta. Par conséquence, les méandres naturels se sont progressivement refermés, les canaux artificiels se sont élargis et approfondis et le transfert naturel d’eau et de sédiments entre les canaux principaux et les dépressions interdistributaires a été modifié, produisant des effets importants sur la biodiversité au niveau du delta entier. La plupart des canaux naturels sont actuellement fortement sédimentés et les sédiments accumulés dans le lit créent des blocages de sédiments et sont isolés du flux principal de façon saisonnière ou permanente. A partir des mesures ADCP réalisées aux mois de Mai et Septembre 2023, à deux niveaux hydrologique différents (hautes et basses eaux), l’importance des canaux de coupure sur la morphologie du chenal est démontrée.
Session D2 : Transport solide et charge de fond
Projet COARSED : Retour d’expérience international sur la gestion intégrée des sédiments grossiers dans les grands fleuves aménagés comme réponse aux enjeux écologiques, de sûreté-sécurité et socio-économiques
LAVAL Frédéric, COME Jean-Marie, PIEGAY Hervé
France
Résumé : La gestion sédimentaire des fleuves est un enjeu de gestion durable des territoires, à l’interface entre les processus naturels dans les bassins versants et le développement des usages de l’eau dans les vallées. Le besoin d’une gestion sédimentaire globale et intégrée s’impose progressivement dans les systèmes aménagés où les équilibres naturels sont modifiés, à mesure que les impacts des aménagements anciens ou actuels se cumulent et que l’atteinte d’un meilleur fonctionnement des hydrosystèmes devient nécessaire pour rendre plus durable les services rendus. Le fleuve Rhône est directement concerné par ces types d’enjeu et a fait l’objet entre 2018 et 2022 d’une étude permettant de définir un « schéma directeur de gestion sédimentaire ». Dans cette gestion sédimentaire, le volet concernant les sédiments grossiers (graviers, cailloux) s’avère particulièrement sensible pour son rôle structurant dans l’atteinte du bon état écologique et pour les contraintes qui émergent à l’interface avec les enjeux de sureté-sécurité et les usages socio-économiques. De grands principes d’actions-clé peuvent être définis, mais considérant que le fleuve est un cas particulier sur le territoire français, il est nécessaire de rechercher des retours d’expérience sur des fleuves européens (Danube, Rhin, Pô, Rhône Suisse, Isar, etc.) afin de préciser la faisabilité de ces actions. Ainsi, le projet COARSED a été établi sur la période 2024-2026 pour analyser ces opérations sur les plans techniques, opérationnelles, réglementaires, et en tirer des recommandations de mise en œuvre. Les premières analyses seront disponibles à la fin du premier semestre 2025.
Vers une cartographie automatisée de la taille des grains dans les rivières à lit de gravier : technique basée sur UAV pour l’évaluation de la distribution granulométrique
MD Ashraf, RUSNÁK Miloš
Slovaquie
Résumé : Des études récentes ont exploré l’analyse automatisée de la taille des grains à partir d’images de drones (UAVs) des bancs de gravier, offrant des alternatives efficaces aux méthodes de terrain traditionnelles pour comprendre l’hydraulique fluviale et les propriétés sédimentologiques. Ce travail compare le photosieving automatique d’orthophotos basées sur des drones de faible altitude (sUAS) avec des photographies de terrain des sédiments, traitées à l’aide de méthodes basées sur les objets telles que BASEGRAIN et PebbleCountsAuto. Ces méthodes ont également été évaluées, avec des degrés de précision variables par rapport aux mesures des échantillons de sédiments analysés en laboratoire pour la rivière à lit de gravier Ondava (Carpates occidentales, Slovaquie orientale). Ces approches UAV-SfM permettent une caractérisation rapide des tailles de grains avec une résolution spatiale et temporelle plus élevée que les méthodes traditionnelles, offrant des informations précieuses sur la dynamique sédimentaire et les processus fluviaux. Des paramètres d’habitats physiques peuvent être extraits à partir de modèles 3D détaillés, et la structure du lit du chenal ou le substrat des bancs de gravier est détectable. Un modèle prédictif de la relation entre les paramètres des images sUAS et les échantillons de terrain est proposé et appliqué à l’ensemble des orthophotos haute résolution de la zone d’étude. La technique met en évidence les capacités des images sUAS à haute résolution pour le traitement et l’analyse des paramètres de taille des grains dans le système fluvial. Nos résultats préliminaires montrent que les modèles statistiques calibrés sur la texture des images étaient presque très proches en comparaison avec les logiciels et l’approche UAV-SfM, et mettent en avant une approche potentielle pour accéder à la distribution granulométrique des rivières à l’avenir.
AcouSed : un logiciel pour l’estimation de concentration de matières en suspension dans les rivières à partir de l’inversion de données acoustiques
MOUDJED Brahim, BERNI Céline, LE COZ Jérôme, DRAMAIS Guillaume, PIERREFEU Gilles, FISCHER Stephane, CAMENEN Benoît
France
Résumé : Des systèmes de rétrodiffusion acoustique multifréquence (ABS) orientés vers le bas sont déployés à la surface des rivières depuis plusieurs années, afin de mesurer les solides en suspension dans toute la colonne d’eau. Le signal de rétrodiffusion acoustique est traité à l’aide d’une méthode d’inversion multifréquence pour calculer les concentrations de sédiments en suspension. Cette méthode implique à la fois des modèles acoustiques et une calibration à partir de l’analyse d’échantillons pour déterminer les propriétés acoustiques des particules en suspension. Ce document présente un logiciel libre, nommé AcouSed, développé pour rendre accessibles des méthodes théoriques complexes d’inversion acoustique. Le signal de rétrodiffusion acoustique est visualisé et prétraité dans le logiciel. La concentration et la distribution granulométrique des échantillons d’eau sont également représentées et utilisées pour calibrer le signal acoustique. AcouSed a été conçu pour que l’utilisateur puisse contrôler les options de la méthode d’inversion et visualiser les résultats.
Surveillance acoustique passive du transport sédimentaire par charriage : Application au Drac
NASR Mohamad, LAVAL Frédéric, ZANKER Sébastien, GODAYER Claire
France
Résumé : La connaissance des flux de charriage en rivière est un enjeu pour les gestionnaires qui sont impliqués dans la maîtrise de l’équilibre hydrosédimentaire des cours d’eau, sous l’influence d’aménagements anthropiques (barrages, retenues, seuils, endiguements, plage de dépôt) ou dans le cadre d’opérations de restauration hydromorphogique. La mesure du charriage par acoustique passive permet de répondre à cet enjeu en utilisant des hydrophones calibrés qui vont permettre la surveillance continue du transport sédimentaire par charriage. Le travail de R&D qui est présenté s’applique à la rivière Drac, près de Grenoble, en France. À l’aide d’un hydrophone fixé sur la berge et couplé à une calibration basée sur des cartographies acoustiques, des chroniques détaillées des flux sédimentaires ont été obtenues de 2019 à 2023. Les volumes de sédiments estimés par cette méthode ont été comparés et validés en utilisant des approches conventionnelles, telles que les relevés bathymétriques et la modélisation 1D. De plus, le flux solide mesuré dans cette étude a démontré que les mesures acoustiques passives peuvent être utilisées pour détecter les changements dans la dynamique du transport sédimentaire, qu’ils soient d’origine naturelle ou dus à des interventions humaines. Cette étude souligne que les hydrophones pourraient constituer un outil opérationnel pour les gestionnaires de cours d’eau, fournissant des données essentielles pour les plans de gestion sédimentaire et l’optimisation des infrastructures hydrauliques.
Mise en place d’un protocole de mesure granulométrique par image subaquatique en suivi des effets de la restauration écologique du Rhône
THAS Elisa, BENACCHIO Véronique, MORA Christophe, GUÉRIN Stéphane, MOIROUD Christophe, PIÉGAY Hervé, CRAVE Alain
France
Résumé : Les aménagements anthropiques présents sur le Rhône ont perturbé son fonctionnement hydrosédimentaire (Rossignon et al., 2019 ; Donati et al., 2020). Les années 90 ont conduit à l’élaboration d’un programme de restauration écologique dont un des objectifs actuels est de redonner une dynamique morphosédimentaire au fleuve pour diversifier et améliorer la qualité biologique du milieu. Les opérations concernent la suppression des ouvrages Girardon, l’ouverture de bras secondaires déconnectés et des réinjections sédimentaires (CNR GRAIE-OHM, 2023). Ce travail s’inscrit dans le suivi opérationnel de la restauration, conduit par CNR, afin d’évaluer son impact sur l’hydromorphologie du chenal et plus particulièrement les habitats et biocénoses aquatiques. Dans ce cadre, un protocole d’analyse de la granulométrie du fond du chenal principal du Rhône est proposé.
Des données granulométriques ont été collectées par caméra subaquatique et traitées automatiquement via une IA développée par Styx4D. La présente contribution vise, dans un premier temps, à déterminer les principales erreurs commises lors du traitement automatisé en vue de son amélioration. La deuxième étape concerne l’optimisation du protocole, en allégeant un plan d’échantillonnage maximisé, tout en conservant un maximum d’informations, afin de limiter la durée d’acquisition et de traitement des données. Les résultats obtenus permettront de poursuivre un travail de recherche en thèse, portant sur les modifications morphologiques induites par les actions de restauration, la thermie du fond du chenal et l’évolution des habitats devant permettre in fine de cerner une réponse biologique.
Modélisation morphodynamique hybride, physique/numérique, de la diffluence de la brèche de Neyron pour la gestion sédimentaire du champ captant de Crépieux-charmy géré par la régie Eau publique du Grand Lyon.
CASSEL Mathieu, GONZALES DE LINARES Matthieu, GUTA Hélder, RIELLAND Pierre-Alain, RONZANI Florian, LOPEZ Arthur, PERRISSIN-FABERT Anne, GILLES Guillaume
France
Résumé : Les modifications constatées dans l’équilibre et le fonctionnement hydro-sédimentaire de l’ouvrage de la brèche de Neyron, marquant la diffluence entre canal de Miribel et Vieux-Rhône, entraînent des conséquences importantes pour l’alimentation du champ captant de Crépieux-Charmy qui alimente la Métropole de Lyon : (i) des débits trop faibles dans le Vieux-Rhône à l’étiage et (ii) d’importants volumes de sédiments déposés lors des crues, astreignant à de fréquentes et couteuses opérations de curage et gestion sédimentaires. Malgré les nombreuses études de terrain (topo-bathymétrie, traçage sédimentaire par RFID), les processus hydro-sédimentaires restent mal connus durant les crues.
Ainsi, la régie Eau publique du Grand Lyon a commandé à ARTELIA une étude reposant sur une modélisation morpho-sédimentaire hybride : physique (maquette au 1/50ème) et numérique (3D) dont les objectifs sont (i) de parvenir à modéliser et comprendre la dynamique hydro-sédimentaire actuelle, puis (ii) tester et optimiser une nouvelle solution de l’aménagement de la diffluence pour améliorer la répartition des flux liquides et solides.
Les résultats du modèle physique présentent une similitude remarquable avec les données de terrain ce qui permet de les utiliser pour le calage des modèles numériques (hybridation). Les modèles numériques simulent ensuite plusieurs scénarios, y compris avec solutions de réaménagement, à plus larges échelles spatiale et temporelle. L’ensemble de l’étude, en profitant ainsi des qualités et avantages de ces 2 types d’outils.
GALET v2 : Granulométrie automatique et précise à grande échelle à partir d’images aériennes grâce à l’Intelligence Artificielle
BARATIER Alexandre, LEMAIRE Pierre, BENACCHIO Véronique, BERTHET Johan
France
Résumé : La distribution granulométrique est à la fois un paramètre et un indicateur du fonctionnement des cours d’eau. Elle est liée aux conditions d’écoulements, à la géologie du bassin versant, aux apports solides de l’amont ainsi qu’aux habitats et supports de vie disponibles pour la faune et la flore. L’étude de la taille des sédiments est donc particulièrement utile pour caractériser l’état et le fonctionnement d’un cours d’eau. La granulométrie par imagerie est étudiée depuis des décennies, mais elle a jusqu’ici peu bénéficié des avancées en IA par manque de données annotées à grande échelle. En 2022, GALET v1 démontrait le potentiel de l’IA générative pour surmonter cet obstacle. Avec GALET v2, nous prolongeons ces travaux grâce à un vaste jeu de données mélangeant images réelles, annotées grâce à une stratégie Enseignant-Élève, et synthétiques générées par IA, pour un total de 15 337 images et 4 305 626 grains. Ce jeu de données unique nous a permis de spécialiser deux réseaux neuronaux convolutifs : RTMDet, un détecteur rapide qui génère des boîtes englobantes orientées ; et Segment-Anything, un modèle de segmentation par instance qui détoure les particules pour la vérification visuelle et l’estimation de l’axe B. Combinés en une stratégie multi-échelle, ces réseaux permettent une inférence fluide et en temps raisonnable sur de larges surfaces (par exemple, 25 000 masques en moins de 10 minutes pour une image de 48 MP ). Notre évaluation montre que GALET v2 surpasse les modèles GALET v1, SegmentEveryGrain et GrainID.
Perspectives d’analyses granulométriques à large échelle avec GALET v2 : premiers retours d’expériences
BENACCHIO Véronique, BARATIER Alexandre, LEMAIRE Pierre, BERTHET Johan
France
Résumé : La granulométrie est essentielle pour comprendre les dynamiques des cours d’eau, mais sa collecte sur de larges échelles reste difficile en raison des contraintes techniques sur le terrain. Les méthodes classiques, comme l’échantillonnage surfacique de Wolman (1954) qui fait référence, sont limitées à quelques centaines de particules, en raison de la durée des mesures. Mais l’imagerie offre un grand potentiel pour automatiser la granulométrie. GALET v2, développé par Styx4D, permet une détection précise des particules présentes dans des images à haute résolution. La rapidité des traitements permet de segmenter des images de grande taille, couvrant des bancs de galets entiers, ce qui nous rapproche de relevés surfaciques exhaustifs. GALET v2 a été testé dans plusieurs études de cas, notamment sur l’Ullion (06) et sur le Büech (04). L’analyse des résultats met en évidence la qualité des détections automatiques : du point de vue qualitatif, l’outil segmente même les particules les plus petites, y compris dans des contextes granulométriques très hétérogènes. Du point de vue quantitatif, la proximité de la distribution granulométrique à des valeurs de terrain permet de valider la mesure automatique. Il est toutefois nécessaire de convertir les résultats entre échantillons surfaciques et ponctuels à des fin de modélisation hydro-sédimentaire. Une conversion des résultats de GALET v2 au format raster est également proposée. Cela allège leur manipulation sous SIG et permet de tirer parti des nouvelles perspectives offertes par la granulométrie par imagerie pour l’étude et la gestion sédimentaire des cours d’eau.