Dynamique sédimentaire des torrents sujets au charriage extrême et aux laves torrentielles : monitoring, suivi photogrammétrique et traçage RFID - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2015

Sediment dynamics of torrents prone to debris flood and debris flow: monitoring, topographic surveys from SfM photogrammetry, RFID tracking

Dynamique sédimentaire des torrents sujets au charriage extrême et aux laves torrentielles : monitoring, suivi photogrammétrique et traçage RFID

Résumé

Les laves torrentielles et les crues torrentielles à charriage sont des événements exceptionnels qui peuvent mobiliser, en quelques dizaines de minutes, de grandes quantités de sédiments (de 10^3 à 10^5 m^3 dans les environnements alpins). Elles sont ainsi capables de modifier le relief en gérant des exhaussements ou des affouillements pouvant atteindre plusieurs mètres. Ces épisodes de transport solide intense se produisent suite à de fortes précipitations ou à la fonte des neiges. Ils se déclenchent dans certains bassins de tête du réseau hydrographique présentant des prédispositions morphométriques (forte pente du chenal, fort dénivelé spécifique du bassin) et sédimentaires (disponibilité sédimentaire) (thèse de M. Bertrand, 2014). La complexité de ces écoulements de forte pente, encore mal appréhendée, rend les lois de transport solide actuelles difficilement applicables. Pour améliorer la modélisation des mécanismes de transfert sédimentaire dans les bassins amont, une meilleure compréhension des processus d’érosion et de transport est encore nécessaire. Pour y parvenir, une des manières de procéder est d’observer des crues torrentielles (lave/charriage) sur le terrain. A ces fins, l’Irstea de Grenoble effectue le suivi de deux torrents actifs des Alpes Françaises : le Réal (06) et le Manival (38). Des bilans sédimentaires ont ainsi permis de montrer que la majorité des sédiments mobilisés lors des crues torrentielles provient, non pas de la zone de production mais du déstockage d’anciens dépôts situés dans le chenal d’écoulement (thèse de J. Theule, 2012). La présente étude vise à caractériser la re-mobilisation des sédiments disponibles dans le chenal lors des crues torrentielles. Il s’agit pour cela de quantifier, pour une série de crues: le débit, le volume mobilisé, les « respirations » morphologiques occasionnés, les distances de transport effectuées par les cailloux et les blocs rocheux et les contraintes qui leurs ont été appliquées. Dans ce but, des données de monitoring ont été collectées, et un suivi post-événements couplant photogrammétrie et traçage RFID a été mis en place. Depuis fin 2010, les sites du Réal et du Manival sont équipés de stations de mesure (Navratil et al. 2011, 2013) qui enregistrent les précipitations, la hauteur d’écoulement et les vibrations du sol. Elles collectent également des images lors des événements de pluie. Les mesures de vibrations servent à détecter les crues et à estimer la vitesse de propagation des fronts de laves. Combinées à la mesure de hauteur, elles permettent de déduire le débit et le volume mobilisé par les laves. En 2014, les signaux des stations ont été interfacés sur un site internet pour suivre à distance en temps réel l’occurrence des événements. Cela permet de se rendre plus facilement sur le terrain après chaque crue. Le suivi de profils topographiques transversaux permet d’évaluer la dynamique longitudinale de stockage-déstockage des sédiments dans le chenal (Theule et al. 2012). Les changements morphologiques survenus sur certains tronçons sont également mesurés grâce à l’implémentation d’une nouvelle technique de reconstitution 3D à partir de photographies (photogrammétrie SfM), plus pratique et moins coûteuse que l’utilisation d’un laser-scan. Enfin, certains cailloux et blocs rocheux préalablement peints et équipés de marqueurs RFID (Radio Frequency IDentification) sont pistés. Cela permet de mesurer les distances qu’ils ont parcourues et d’estimer les contraintes d’arrachement maximales qu’ils ont subi. Ces mesures ont permis de mettre en place une base de données quantitative caractérisant la dynamique sédimentaire sur deux bassins différents sujets à la fois aux laves torrentielles et au charriage extrême. Ainsi, 19 laves ont été enregistrées entre 2011 et 2014 sur le torrent du Réal. Leur volume varie de quelque centaines de mètre cube à près de 20 000 mètre cube et les distances de transport peuvent atteindre plusieurs kilomètres lors d’un seul événement. Des crues torrentielles à charriage générant plusieurs mètres de dépôt ou d’érosion ont également été mesurées sur le Manival. Des images montrent que lors de ces crues, la formation d’un dépôt peut être précédée d’une phase d’érosion. Dans cette situation, une étude diachronique de la topographie peut être insuffisante et le traçage RFID peut s’avérer pertinent puisqu’il permet de savoir si le caillou est toujours en place sous le dépôt. Finalement, ces données pourront servir de bases au développement de modèles conceptuels et statistiques.

Mots clés

Fichier non déposé

Dates et versions

hal-02603483 , version 1 (16-05-2020)

Identifiants

Citer

C. Bel, F. Liébault, M. Spitoni, O. Navratil, F. Fontaine, et al.. Dynamique sédimentaire des torrents sujets au charriage extrême et aux laves torrentielles : monitoring, suivi photogrammétrique et traçage RFID. 15ème congrès français de sédimentologie ASF2015, Oct 2015, Chambéry, France. pp.39. ⟨hal-02603483⟩
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