Geomorphology and sediment transport of alpine fluvial systems: from steep-slope torrents to piedmont gravel-bed rivers - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Access content directly
Habilitation À Diriger Des Recherches Year : 2017

Geomorphology and sediment transport of alpine fluvial systems: from steep-slope torrents to piedmont gravel-bed rivers

(trad auto)Géomorphologie et transport sédimentaire des systèmes fluviaux alpins : des torrents à forte pente aux rivières à lit de gravier du piémont

Abstract

This report proposes a synthesis of my research activity since my assignment at the ETNA research unit of Irstea Grenoble. My works concern the geomorphology and sediment transport of alpine rivers, from steep-slope headwaters to large gravel-bed piedmont rivers. They can be structured around three thematic fields that are presented as successive chapters in the present report. The first chapter is dedicated to the geomorphic responses of headwaters. Results concerning the regional detection of the most dangerous debris-flow prone torrents are presented, as well as outcomes concerning rainfall triggering conditions of debris flows, coming from recently deployed monitoring stations in the French Alps. The second chapter deals with the sediment supply effect on channel forms and sediment transport processes. The debris-flow sediment cascade of a bedrock-dominated catchment of the Northern Prealps is analysed through intensive and repetitive topographic surveys of hillslopes and channels. The sediment supply effect on bedload responses has been investigated in a small experimental catchment at Draix, where a seasonal hysteresis has been detected and interpreted as a consequence of periodic sediment pulses from hillslopes. The longterm morphological trajectories of alpine braided rivers were reconstructed and confronted to present-day sediment supply conditions in the French Alps. The third chapter concerns bedload transport assessment and monitoring in alpine environments. Examples of applications of (1) repetitive airborne LiDAR imagery for sediment budget reconstruction of a large braided channel, (2) passive RFID tags for the tracing of bedload transport along a high sediment load torrent, and (3) automatic bedload slot-sampler under conditions of ultra-high suspended sediment concentrations are successively presented. The last chapter presents research perspectives of the three thematic fields for the next 5 years. My activities in term of research animation are presented in the last part of the report.
Ce rapport présente une synthèse des travaux que j'ai réalisé depuis mon affectation au sein de l'unité de recherche ETNA de l'Irstea de Grenoble. Ils portent sur la géomorphologie et le transport solide des rivières alpines, depuis les têtes de bassin à fortes pentes jusqu'aux corridors fluviaux de piémont. Ces travaux sont structurés autour de trois axes thématiques, qui sont présentés successivement sous forme de chapitres. Le premier chapitre est consacré aux réponses géomorphologiques des têtes de bassin. Il présente les résultats obtenus en matière de détection régionale des torrents susceptibles de produire des laves, et en matière de caractérisation des conditions pluviométriques de déclenchement des laves étudiées à partir de stations expérimentales déployées récemment dans les Alpes. Le deuxième chapitre s'intéresse aux effets de la recharge sédimentaire sur les formes et les flux solides. La cascade sédimentaire associée aux événements de lave survenus dans un bassin rocheux des Préalpes du Nord est présentée à partir des résultats d'un suivi topographique répétitif et intensif des versants et des chenaux torrentiels. L'effet de la recharge sédimentaire du lit sur le transport solide par charriage a été étudié sur le site du Moulin à Draix, où nous avons mis en évidence une hystérèse saisonnière du flux charrié sous l'effet de la propagation de vagues sédimentaires annuelles. La recharge sédimentaire est aussi appréhendée à l'échelle des tresses alpines, dont les trajectoires morphologiques ont été reconstituées à partir de données historiques et confrontées aux conditions actuelles de fourniture sédimentaire. Le troisième chapitre concerne la mesure du transport solide par charriage en contexte alpin, à partir d'approches innovantes. Des exemples d'application de l'imagerie LiDAR aéroportée en contexte de lit en tresses, du traçage par RFID de la charge de fond en contexte torrentiel, et de la mesure haute-fréquence du charriage à l'aide d'une trappe à fente en contexte de forte concentration en fines, sont présentés successivement. Le dernier chapitre présente les perspectives de recherche à 5 ans pour chaque thème de recherche. Mon expérience en matière d'animation de la recherche est présentée de manière factuelle en fin de mémoire.

Keywords

HDR
HDR
No file

Dates and versions

tel-02606790 , version 1 (16-05-2020)

Identifiers

Cite

F. Liébault. Geomorphology and sediment transport of alpine fluvial systems: from steep-slope torrents to piedmont gravel-bed rivers. Environmental Sciences. 2017. ⟨tel-02606790⟩
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