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Casser la connectivité hydrosédimentaire pour gérer la ressource en sol : cas du vignoble de Mercurey (Bourgogne)

Breaking sediment connectivity for soil resource management: case study in Mercurey (Burgundy, France)
Mathieu Fressard, Étienne Cossart, Clément Alami, Guillaume Brun, Antoine Potot, Jérôme Lejot, Romain Boulet et Aurélien Christol
p. 309-325

Résumés

La Côte de Bourgogne (France) est l'un des vignobles les plus réputés au monde, ses « Climats » ont été inscrits sur la liste du patrimoine mondial de l'UNESCO en 2015. Néanmoins, les vignobles sont connus pour subir des pertes en sol parmi les plus importantes en Europe. Cette perte de ressource en sol implique une dégradation de l'environnement, une perte financière et sociale pour les vignerons et les économies locales. Face à ces enjeux, cet article vise d’une part à comprendre le fonctionnement du système érosif qui se déploie dans le vignoble, d’autre part à préciser le rôle des pratiques humaines dans le fonctionnement de la cascade sédimentaire. La méthodologie repose sur trois étapes principales qui comprennent (i) des mesures in situ de l'érosion et des stocks sédimentaires, (ii) l'inventaire des infrastructures de gestion des flux hydrologiques sur le bassin versant et (iii) l'analyse spatiale des interactions de processus à l'échelle du bassin versant. Les résultats soulignent que le comportement des transferts hydrosédimentaires émerge, à l'échelle du bassin versant, d’une combinaison de multiples interactions locales. Les transferts sont ainsi contrôlés par un ensemble de facteurs géomorphologiques attendus (e.g. la topographie, les propriétés du sol, etc.) couplés à un ensemble de facteurs anthropiques modifiant le fonctionnement du système (pratiques agricoles). Des infrastructures de correction hydraulique ont conduit à une augmentation des couplages sédimentaires sur les hauts de versant, afin de mieux collecter les sédiments et de les transférer vers des pièges artificiels en aval. Ces pièges cassent la connectivité hydrosédimentaire du bassin versant et réorganisent les relais de processus géomorphologiques qui s’organisent de l’amant vers l’aval.

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Notes de la rédaction

Article soumis le 24 mai 2017, reçu sous sa forme révisée le 27 novembre 2017 et définitivement accepté le 01 décembre 2017.

Texte intégral

Les auteurs tiennent à remercier l’association foncière des viticulteurs de Mercurey, M. Duvernay et M. Menand pour leur intérêt et la richesse de nos échanges en lien avec leur connaissance locale du terrain.

1. Introduction

1Les versants viticoles sont souvent considérés comme les espaces agricoles les plus sensibles à l’érosion (Brenot, 2007 ; Cerdan et al., 2010 ; Kosmas et al., 1997). Les pentes fortes, l’orientation des rangs de culture dans le sens de la pente, les inter-rangs non végétalisés (désherbage chimique), combinés au labour superficiel constituent des conditions de site largement favorables à l’export de sédiments des parcelles vers les exutoires des cours d’eau (Brenot, 2007). Au-delà de l’impact direct de l’érosion sur la productivité agricole, de nombreuses conséquences indirectes des pertes en sol menacent l’exploitation durable des ressources naturelles : coulées de boue, altération de la qualité de l’eau, baisse de qualité des services écosystémiques (eutrophisation, biodiversité et piégeage du carbone ; Greene et al., 1994 ; Pimentel et al., 1995 ; Lal, 1998).

2La réflexion sur l’érosion des sols s’est traduite par le développement de deux types d’approches complémentaires : la mesure des taux de dénudation des versants à l’échelle de la parcelle et la mesure du transport solide des cours d’eau à l’exutoire, intégrant l’ensemble du bassin versant. Or les résultats ont montré, dès la décennie 1970, que les signaux érosifs pouvaient être ambigus, découplés à l’intérieur d’un même bassin versant (McGuinness et al., 1971). Ce constat a favorisé l’émergence du concept de « cascade sédimentaire » qui correspond, à l’échelle du bassin-versant, à un système ouvert assurant une filiation entre des sources sédimentaires et l’exutoire du bassin (Caine, 1974). Ce paradoxe spatio-temporel a tout d’abord stimulé les recherches sur les processus individuels, unitaires, afin d’améliorer leur quantification (Auzet, 1987 ; Mietton, 1988 ; Auzet et al., 1993 ; Mietton et al., 2005 ; Cerdan et al., 2010 ; García-Ruiz et al., 2015). Plus récemment, plusieurs auteurs ont insisté sur la nécessité d'engager des recherches se focalisant directement sur les couplages entre les processus (i.e. érosion sur les versants, stockages intermédiaires sur les versants et fond de vallée, sédiments exportés à l’exutoire, etc.) (Wainwright et al., 2011). Dans ce cadre, l’objectif est alors d’identifier et de comprendre les agencements de flux sédimentaires à l’intérieur des bassins-versants afin de dépasser le cadre local de la parcelle expérimentale, et mieux appréhender les logiques spatiales des transferts sédimentaires (Delahaye et al., 2002).

3Cette complexité structurelle des bassins versants (géométrie des flux) et de l’empreinte anthropique associée (structure paysagère) est aujourd’hui analysée dans le cadre conceptuel de la connectivité hydrosédimentaire. Ainsi, plusieurs auteurs ont développé des approches théoriques visant à définir le concept de la connectivité au travers d’articles fondateurs (Brierley et al., 2006 ; Bracken et Croke, 2007 ; Lexartza-Artza et Wainwright, 2009 ; Fryirs et al., 2007; Bracken et al., 2015). Ces travaux insistent notamment sur la nécessité de la mise en place d'un cadre d'analyse intégrant les différents processus impliqués dans le mouvement des sédiments, des zones sources du bassin versant à son exutoire, prenant en compte la distribution spatiale et la temporalité selon laquelle les processus opèrent.

4En contexte agricole, la structure paysagère constitue une caractéristique déterminante dans l’agencement des processus de transfert des sédiments depuis les zones sources, jusqu’aux cours d’eau (Reulier, 2015 ; Reulier et al., 2016). La structure paysagère peut être définie comme un système formé par des éléments de paysage et les interrelations, matérielles et immatérielles, qui les lient entre eux (Vannier, 2012). Cette structure paysagère joue en effet un rôle sur la trajectoire des écoulements de surface en conditionnant à la fois le comportement des surfaces produisant du ruissellement érosif et les modalités de transfert vers l’aval. Bien que ce constat ait pu être établi, une large gamme d’études actuelles restent focalisées sur la mesure stationnelle de la dénudation, la modélisation des relations entre les taux de dénudation et les caractéristiques physiques (topographie, nature des sols, etc.) et climatiques, pour ensuite déduire l’ampleur des transferts sédimentaires (Shrestha et al., 2013 ; Zhao et al., 2013 ; Panagos et al., 2014 ; Montgomery et al., 2014 ; García-Ruiz et al., 2015 ; Rodrigo Comino et al., 2016). En complément de ces approches, il apparaît ainsi nécessaire de poursuivre les études sur les interactions spatiales et fonctionnelles entre les structures anthropiques (e.g. routes, systèmes haies/talus, orientation des rangs de culture, etc.) et les dynamiques érosives. Ces interactions sont en effet susceptibles d’affecter le fonctionnement des cascades hydrosédimentaires, notamment en modifiant la géométrie du réseau d'écoulement en surface et en profondeur (Viel, 2012 ; Viel et al., 2014 ; Reulier, 2015 ; Reulier et al., 2015).

5En ce sens, les terroirs viticoles de Bourgogne constituent des cas d’étude prometteurs en raison de la forte interaction entre la structure paysagère et les processus d’érosion. Les pertes en sols significatives induites par les pratiques culturales viticoles, combinées aux enjeux fonciers et de productivité ont conduit localement à la pratique du relevage de terre (Brenot, 2007 ; Brenot et al., 2008 ; Quiquerez et al., 2014). L’objectif de cette pratique est de collecter dans les zones de stockage (fonds de vallée, exutoires, replats topographiques, etc.) les particules de sols érodées sur les versants, pour les redistribuer sur les parcelles en déficit. Aujourd’hui, dans le cadre de l’agriculture moderne, le relevage de terre est souvent associé à des réseaux complexes de collecte des écoulements et des sédiments érodés. La structuration spatiale originale ainsi créée artificiellement offre un laboratoire à ciel ouvert pour formaliser la nature des dynamiques spatiales du ruissellement érosif, et plus particulièrement les relais de processus qui s’inscrivent et s’enchaînent dans l’espace. Le vignoble de Mercurey constitue un des exemples bourguignons les plus aboutis en matière de gestion de l’hydraulique de versant, confronté de façon structurelle aux pertes en sols et aux crues turbides.

6L’objectif de cette recherche est d’estimer l’impact des pratiques de gestion locales sur les modalités des transferts hydrosédimentaires, sur les taux d’érosion des sols associés, et plus largement de formaliser le fonctionnement de la cascade hydrosédimentaire. Nous portons ainsi notre attention sur un sous bassin versant de la commune de Mercurey. L’approche développée se fonde sur une démarche multi méthode intégrée en trois temps : (i) documentation et cartographie des trajectoires du ruissellement de surface ; (ii) mesure des volumes érodés sur le versant et dans un réseau de pièges à sédiments et (iii) simulation numérique du signal sédimentaire à l’exutoire du bassin versant par une approche couplant SIG et théorie des graphes.

2. Secteur d’étude

2.1. Cadre topographique et géologique

7Le vignoble de Mercurey, bien que situé sur la Côte de Bourgogne (fig. 1), présente un cadre topographique atypique en comparaison avec les autres terroirs bourguignons. En effet, ces derniers sont adossés à un système morpho-structural simple : un escarpement de ligne de faille mis au jour par l’effondrement de la plaine de la Saône, et qui présente un binôme de roches résistantes composées de calcaires oxfordiens, sur des roches peu résistantes correspondant à des marnes à marno-calcaires de l’Oxfordien (Fleury et Gélard, 1983). L’ensemble de la Côte de Bourgogne, de la Côte de Nuits au nord, à la Côte Chalonnaise au sud, présente ainsi un système simple de pentes convexo-concaves dessinant un talus relativement rectiligne d’orientation NNE-SSO.

Fig. 1 – Croquis morphostructural de la côte de Bourgogne.
Fig. 1 – Geomorphological sketch of the Burgundy coast.

Fig. 1 – Croquis morphostructural de la côte de Bourgogne.  Fig. 1 – Geomorphological sketch of the Burgundy coast.

1. Socle cristallin ; 2. Couverture sédimentaire jurassique ; 3. Alluvions quaternaires ; 4. Principaux escarpements de faille (talus) ; 5. Principales lignes de faille ; 6. Principaux cours d’eau ; 7. Principales localités.
1. Crystalline base; 2. Jurassic sediment cover; 3. Quaternary alluvial deposits; 4. Main fault scarps (talus); 5. Main fault lines; 6. Main streams; 7. Main localities.

8Le secteur de Mercurey, quant à lui, correspond à une indentation marquée au sein de ce talus rectiligne. Le système de failles, qui constitue le contact entre le horst morvandiau et le graben bressan, y est complexe. Six failles principales créent un ensemble de blocs basculés, dont le toit tend à s’abaisser de l’ouest vers l’est (fig. 2). Guidée par ces lignes de faiblesse, l’érosion a pu dégager une vallée de 5 km de long pour 3 km de large, drainée actuellement par le Giroux (fig. 3). Cet impluvium s’inscrivant dans le relief de la Côte est d’une ampleur inédite dans la région. Le bassin versant ainsi dessiné, de forme compacte, est lui-même subdivisé en 8 principaux sous bassins qui assurent une convergence des eaux vers le village de Mercurey. Dans le détail, les versants qui encadrent le Giroux sont sous-tendus par un binôme lithologique roche résistante sur roche peu résistante analogue à celui retrouvé sur l’ensemble de la Côte de Bourgogne. Ils présentent un dénivelé de l’ordre de 110 à 130 mètres, suivant un profil convexo-concave sur une longueur de 1 à 1,5 km. Les gradients de pente atteignent 25° à 45° dans les hauts de versants, matérialisés par de véritables corniches, et s’abaissent progressivement à 3° à proximité du talweg (fig. 3).

Fig. 2 – Coupe géologique de Mercurey entre Montelon et le Clos l’Évêque (modifié d’après Sigales, 2007 ; localisation sur la Figure 3).
Fig. 2 – Geological cross section of the Mercurey area between Monthelon and the Clos l’Évêque (modified from Sigales, 2007, location on Figure 3).

Fig. 2 – Coupe géologique de Mercurey entre Montelon et le Clos l’Évêque (modifié d’après Sigales, 2007 ; localisation sur la Figure 3).  Fig. 2 – Geological cross section of the Mercurey area between Monthelon and the Clos l’Évêque (modified from Sigales, 2007, location on Figure 3).

1. Calcaires fins beiges ; 2. Calcaires oolithiques rouges ; 3. Marnes claires ; 4. Calcaires fins clairs ; 5. Calcaires en petits bancs ; 6. Marnes grises ; 7. Calcaires à chailles / calcaires oolithiques en plaques ; 8. Faille.
1. Beige limestone; 2. Red oolitic limestone; 3. Pale grey marls; 4. Thin limestone; 5. Small bench limestone; 6. Grey marl; 7. “chailles limestone” / oolitic limestone; 8. Fault.

Fig. 3 – Croquis géomorphologique du bassin versant du Giroux (Image aérienne d’arrière-plan, IGN 2013).
Fig. 3 – Geomorphological sketch of the Giroux catchment (background aerial image, IGN 2013).

Fig. 3 – Croquis géomorphologique du bassin versant du Giroux (Image aérienne d’arrière-plan, IGN 2013).  Fig. 3 – Geomorphological sketch of the Giroux catchment (background aerial image, IGN 2013).

1. Partie sommitale de corniche calcaire ; 2. Rupture de pente convexe (haut de versant) ; 3. Rupture de pente concave ; 4. Cours d’eau principal ; 5. Limites du bassin versant ; 6. Plateau calcaire ; 7. Versants en pente douce marno-calcaires ; 8. Plaine alluviale ; 9. Principales failles ; 10. Bassins décanteurs ; 11. Bassins d’orage ; 12. Parcelle expérimentale de la Cailloute (mesures d’érosion).
1. Limestone scarp; 2. Convex break of slope; 3. Concave break of slope; 4. Main stream; 5. Catchment area limits; 6. Limestone plateau surface; 7. Gentle slope in calcareous marls; 8. Alluvial plain; 9. Main faults; 10. Sediment trap basins; 11. Storm basins; 12. Experimental plot (erosion measurements).

9Le régime des précipitations est caractéristique d’un climat océanique dégradé. Si l’on se réfère à une station amateur située à Mercurey et mise en fonction en 1971, il pleut 770 mm par an, une valeur corroborée par les stations de référence de Dijon et Mâcon (totaux annuels de 730 et 840 mm, respectivement). Selon la station amateur, la lame d’eau est relativement bien répartie à l’échelle mensuelle, avec toutefois des valeurs plus élevées mesurées en août et septembre (80 mm), matérialisant les apports liés à des orages et donc à des précipitations intenses. Durant ces deux mois sont intervenus 14 des 18 événements pluviométriques intenses (> 50 mm en une journée) recensés depuis 1971 par la même station amateur.

10De manière conjuguée, la géométrie du bassin versant du Giroux, le système de pentes ainsi que les précipitations potentiellement intenses impliquent que le secteur de Mercurey est structurellement favorable à une accumulation des eaux et au ruissellement érosif dans un contexte d’exploitation agricole. Cette conjonction de facteurs a d’ailleurs favorisé le déploiement d’infrastructures hydrauliques inédites en Bourgogne (cf. infra).

2.2. Spécificités et enjeux du terroir de Mercurey

11À l’instar de l’ensemble des terroirs bourguignons, entretenir la qualité de la ressource en sol constitue l’un des enjeux environnementaux majeurs pour le terroir de Mercurey. Le sol est en effet une partie intégrante du système de classification des appellations viticoles de Bourgogne, aux côtés de la topographie, du climat local et de la nature du substrat géologique (Garcia, 2011). Pour cette raison, il demeure strictement interdit de modifier les caractéristiques locales du sol de chaque parcelle viticole. Il en découle que la perte en sol est irréversible et ne peut nullement être compensée par des apports allochtones artificiels. Les viticulteurs ont ainsi lutté contre cette perte en sol, que ce soit en tentant de diminuer les taux d’ablation, ou en collectant les sédiments en bout de parcelles avant qu’ils ne soient exportés du bassin versant.

12Dès les IXème et XIIIème siècles, des structures d’empierrement sont construites pour augmenter la rugosité de surface et favoriser le piégeage local des particules du sol (Brenot, 2007). Plus récemment, aux XVIIème- XVIIIème siècles, le vignoble s’étend progressivement. Sur l’ensemble de la côte de Bourgogne, la culture de la vigne gagne peu à peu les hauts de versants. À Mercurey, la superficie atteint ainsi 1 000 hectares au XIXème siècle et tous les versants de Touches, de Montaigu, de Monthelon étaient alors recouverts de vignes. Une telle extension du vignoble est accompagnée par la construction d’un réseau de murs de pierres sèches et de haies végétalisées, qui témoignent du souci des viticulteurs de l’époque de préserver la ressource en sol (Menand, com. pers.). L’axe de ces infrastructures est perpendiculaire à la ligne de plus grande pente, permettant de constituer une entrave aux flux sédimentaires. Le mur de pierres sèches ou la haie, perméables, jouent alors le rôle d’un tamis en laissant passer les eaux tout en retenant les sédiments. Ceux-ci peuvent alors être repris manuellement pour colmater les cicatrices d’érosion dans les parcelles viticoles.

13Après les crises successives du phylloxera (fin du XIXème siècle), du mildiou (début du XXème siècle) et un certain nombre d’aléas climatiques (grêle en 1927 et 1928, gelées marquées en 1930 et 1932), le système viticole s’est effondré, à tel point que seuls 300 hectares sont encore cultivés à l’aube de la seconde guerre mondiale. Le vignoble de Bourgogne en général, et celui de Mercurey en particulier, connaît alors une nouvelle phase de croissance qui porte à la fin du XXème siècle la superficie du vignoble à 860 hectares, dont 170 hectares sous la fine appellation de 1er cru. Cette extension s’effectue toutefois suivant un parcellaire fragmenté par le jeu des multiples héritages et autres histoires locales. La conséquence en est que la gestion collective du vignoble est entravée. Concrètement, cette complexité de gestion a une incidence sur la difficulté de reconstruire des murs ou de réaménager les systèmes de haies qui avaient souffert du fort déficit d’entretien de la première moitié du vingtième siècle. Plusieurs rapports à la mairie de Mercurey soulignent l’abandon progressif des systèmes de protection, l’installation de la vigne sur les plus fortes pentes, mais aussi en fond de vallée où la céréaliculture jouait jusque-là un rôle de tampon entre les versants et le Giroux. Dans les archives communales, ce ne sont plus la grêle ou le gel qui sont consignés, mais les crues turbides qui affectent désormais le village (1948, 1976). Il faut toutefois attendre les événements de 1981 et de 1983 pour qu’une prise de conscience collective émerge (fig. 4). La crue turbide du 10 août 1981 est en effet un événement de référence par le niveau de la pluviométrie (119,5 mm d’eau en 24 heures), mais également par le niveau des dommages (infrastructures routières détruites, une quarantaine de maison inondées, le produit des récoltes antérieures détruit, etc.).

Fig. 4 – Coupures de presse du courrier de Saône-et-Loire, 1981.
Fig. 4 – Press articles from the courrier de Saône-et-Loire journal, 1981.

Fig. 4 – Coupures de presse du courrier de Saône-et-Loire, 1981.  Fig. 4 – Press articles from the courrier de Saône-et-Loire journal, 1981.

A : article daté du 12/08/1981, « L’orage est passé mais le bilan sera lourd » ; B : extrait d’un article daté du 21/08/1981 « La terre fout le camp ! Le syndicat viticole envisage la création d’une association foncière pour la protection des sols » ; C : extrait d’un article daté du 11/08/1981 « Orage d’une violence inouïe à Mercurey ».
A: article on the 12/08/1981 “The storm is over but the loss is heavy”; B: article on the 21/08/1981 “The soil is seeping away”; C: article on the 11/08/1981 “Intense storm on Mercurey”.

14 Dès 1983, une association foncière regroupant les propriétaires de l’appellation de Mercurey est constituée avec pour but de coordonner les actions visant à préserver la ressource en sol de l’érosion, et de limiter de façon corollaire le risque d’inondation au niveau du village. Les objectifs sont doubles : (i) simplifier le parcellaire par le jeu d’un remembrement puis, de façon concomitante, (ii) profiter de ces simplifications pour élaborer un réseau d’infrastructures hydrauliques. Celui-ci vise à collecter les sédiments arrachés aux parcelles avant leur exportation, en vue de réactiver le système de remblaiement anthropique des sols, ainsi qu’à écrêter les flux hydrosédimentaires avant qu’ils n’atteignent le village. L’étude préimplantatoire ainsi que le dimensionnement des ouvrages ont été réalisés par le CEMAGREF de Lyon (actuellement IRSTEA) entre 1988 et 1995.

15 Ces infrastructures sont de trois types (fig. 5). Tout d’abord, dans les hauts de versant, un système de collecte des flux hydrosédimentaires est installé. Il associe des fossés, des drains bétonnés, qui convergent progressivement vers des chaussées en béton, profilées en « V ». L’ensemble de ce dispositif canalise le transfert des flux vers 19 décanteurs localisés en sortie de vastes ensembles de surfaces viticoles, où les enjeux liés à la ressource en sol sont particulièrement importants, que ce soit par le niveau des taux d’ablation dans les parcelles ou par leur valeur agronomique (proportion classée en 1er cru, par exemple). Ces décanteurs piègent momentanément les eaux et provoquent le dépôt des particules sédimentaires ; piégeage dont l’ampleur reste à estimer (cf. infra.). Les sédiments ainsi collectés sont ensuite mis à disposition des viticulteurs, par le biais de l’association foncière, pour remblayer les parcelles. Les décanteurs sont connectés au réseau hydrographique du bassin versant du Giroux. En complément, 3 bassins d’orage et une retenue artificielle (l’étang de Mercurey) ont été aménagés pour en écrêter les crues. Entre 50 000 et 100 000 m³ d’eau peuvent ainsi être mis en réserve lors des événements pluviométriques menaçants. Sur le plan géomorphologique, ces bassins d’orage constituent des puits sédimentaires en aval des décanteurs et peuvent permettre d’évaluer la quantité et la nature des sédiments non retenus dans les décanteurs.

Fig. 5 – Vue d’ensemble du bassin versant de Mercurey, des principales infrastructures et pratiques de gestion de l’érosion et des coulées de boue.
Fig. 5 – General overview of the Mercurey catchment and main infrastructures for erosion and mud floods management.

Fig. 5 – Vue d’ensemble du bassin versant de Mercurey, des principales infrastructures et pratiques de gestion de l’érosion et des coulées de boue.Fig. 5 – General overview of the Mercurey catchment and main infrastructures for erosion and mud floods management.

A : vue aérienne oblique du bassin versant (google.earth) ; B : bassin décanteur à l’aval de Monthelon ; C : engin agricole en cours de relevage de terre ; D : vue aérienne du réseau de collecteurs de Monthelon (Google Earth).
A: aerial view of the catchment (Google Earth); B: sediment trap basin; C: mechanical filling of parcels with trapped sediments; D: sediment collectors network.

3. Méthodologie

16La démarche méthodologique consiste en trois étapes visant à établir un bilan d’érosion et estimer l’impact des infrastructures de gestion sur la dynamique des transferts hydrosédimentaires (fig. 6). Sur le terrain, ont été menés conjointement (i) un inventaire et une cartographie des infrastructures de collecte des flux, associés à une caractérisation de leur rôle fonctionnel et (ii) des mesures des volumes sédimentaires qui transitent tout au long de la cascade hydrosédimentaire (sédiments arrachés sur les versants, retenus dans un réseau de pièges à sédiments). Ces investigations ont été complétées par (iii) une modélisation numérique du signal sédimentaire à l’exutoire du bassin versant par une approche couplant SIG et théorie des graphes.

Fig. 6 – Schéma général de la méthodologie employée.
Fig. 6 – General sketch of the employed methodology.

Fig. 6 – Schéma général de la méthodologie employée.  Fig. 6 – General sketch of the employed methodology.

3.1. Choix d’un sous bassin versant représentatif : le bassin versant de Monthelon

17Ce travail se focalise sur un sous bassin versant représentatif du terroir de Mercurey : le bassin versant de Monthelon (fig. 3). Il s’agit d’un bassin versant de 43 hectares principalement couvert par la vigne (33 hectares), et dont seules les parties sommitales (corniche calcaire et surface du plateau) sont recouvertes d’une forêt de pins. Ce secteur d’étude constitue un secteur représentatif de l’ensemble des caractéristiques de l’appellation : (i) large dominance de la vigne, (ii) nombreuses traces d’érosion visibles sur les versants et (iii) remembrement accompagné d’un recalibrage des trajectoires d’écoulement vers des bassins décanteurs.

18Le bassin versant de Monthelon est caractérisé par une géométrie compacte (indice de Gravelius de 1,15) favorisant des temps de concentration réduits et des débits de pointe élevés en cas de crue. Les pentes y sont relativement fortes, de 15° à 45° pour les parties sommitales armées dans la corniche calcaire, entre 8° et 2° pour les parties développées dans les marnes calcaires principalement couvertes par des vignes. Sur ce secteur, l’ensemble des alignements de rangs de vigne s’organise dans le sens de la pente pour des raisons principalement liées à la mécanisation et au passage répété des engins agricoles. En dépit des efforts de correction hydraulique du sous bassin, de nouveaux événements hydrométéorologiques exceptionnels en juin 2016 (précipitations cumulées de 75 mm en 24 heures sur sols préalablement saturés) ont partiellement affecté certaines habitations (lotissement d’une dizaine de maisons) situées en aval de ce sous bassin.

3.2. Caractérisation et cartographie des flux sédimentaires à l’échelle du bassin versant

19L’objectif de cette première approche de terrain est d’obtenir une caractérisation fine des dynamiques hydrosédimentaires afin de mieux caractériser le fonctionnement du sous bassin de Monthelon. Les campagnes de terrain ont consisté en une description détaillée des modalités de couplage de la connectivité hydrosédimentaire, c’est-à-dire des points stratégiques qui mettent en interconnexion des entités paysagères (espaces forestiers, vignes et réseau de collecteurs). Une attention particulière a été portée à la description de la direction des écoulements de surface. L’orientation ne reflète en effet pas nécessairement la ligne de plus grande pente, mais peut être influencée par l’orientation des rangs de culture ou encore par le rôle fonctionnel des différentes infrastructures de collecte des eaux de ruissellement. Par ailleurs, d’autres éléments structurants du paysage ont également été cartographiés, tels que les haies, talus et autres murs de protection ou de dérivation des écoulements hydriques. L’attention a également été portée sur l’état d’entretien des infrastructures de collecte, pouvant potentiellement avoir une incidence sur l’efficacité du système.

20Les levés, réalisés entre octobre 2016 et février 2017, ont permis d’observer de nombreux marqueurs géomorphologiques de la crue exceptionnelle de juin 2016, encore visibles sur le terrain (rigoles, ravines, collecteurs comblés, laisses de crue, etc.), permettant une interprétation géomorphologique du fonctionnement du système. L’ensemble de ces levés a été réalisé à l’aide d’un GPS avant un report sous SIG.

3.3. Mesures d’érosion

21L’opportunité du curage d’un bassin d’orage à l’aval de Mercurey ainsi que d’un bassin décanteur et d’un collecteur sur chemin d’exploitation dans le bassin versant de Monthelon a permis d’estimer le volume sédimentaire piégé en différents points de la zone d’étude. La mesure de ces volumes sédimentaires a été mise en relation avec la date de dernière vidange de ces pièges, et avec la superficie de la zone contributive en amont, afin d’évaluer un taux de dénudation (exprimé en tonnes par hectare par an).

22En complément, une série de mesures d’érosion a été réalisé le long de transects types dans les parcelles viticoles selon la méthode SUM (Stock Unearthing Measurement) développée par Brennot et al. (2008). Cette méthode se fonde sur le déchaussement de ceps de vigne à partir du point de greffe, dont la position est supposée fixe par rapport au sol lors de la plantation (fig. 7). En effet, depuis la crise du phylloxera (XIXème siècle), l’ensemble des cépages des vignobles français est greffé sur des racines de plants américains, seule variété tolérant le parasite. Pour des raisons agronomiques, ce point de greffe est systématiquement placé à 2 centimètres du sol lors de la plantation des jeunes plants. La position absolue de ce point demeure alors invariable lors de la croissance (Reynier, 2011), permettant de disposer localement d’un marqueur passif du taux de dénudation/aggradation sédimentaire (Brenot et al., 2008 ; Chevigny et al., 2014; Paroissien et al., 2010 ; Quiquerez et al., 2014). La mesure de l’écart entre le greffon et le sol, rapporté à l’âge du plant, permet de déduire l’ablation nette au droit de chaque cep. Par application répétée de la mesure le long de transects ou de parcelles témoins, cette méthode permet de dégager des schémas dans l’organisation spatiale des dynamiques érosives, le long de compartiments entiers de la cascade hydrosédimentaire. Les mesures réalisées à partir de cette méthode sont soumises à une certaine marge d’erreur du fait (i) de l’imprécision initiale de la distance du porte greffe au sol estimée à ± 1 cm, (ii) de la conversion des volumes mesurés en tonnes, dépendant de la masse volumique du sol (ici estimée entre 1 250 et 1 500 kg/m³ ; Quiquerez et al., 2008) et (iii) d'une éventuelle imprécision dans la connaissance de la date de plantation de la vigne (Brenot et al., 2008). Au total, 513 ceps ont été mesurés sur une parcelle témoin (fig. 3), le long de transects représentatifs. L'année de plantation des vignes a été obtenue par enquêtes auprès des viticulteurs.

Fig. 7 – Principe général de la méthode SUM (Stock Unearthing Measurement).
Fig. 7 – General principle of the SUM (Stock Unearthing Measurement) method.

Fig. 7 – Principe général de la méthode SUM (Stock Unearthing Measurement).  Fig. 7 – General principle of the SUM (Stock Unearthing Measurement) method.

A : schéma général d’après Brenot et al. (2008), modifié ; B : exemple de mesure sur le terrain.
A: Explanatory scheme by Brenot et al. (2008), modified; B: example in the field.

3.4. Modélisation de la connectivité sédimentaire par la théorie des graphes

23La théorie des graphes constitue un cadre mathématique prometteur pour la modélisation des réseaux tels que les cascades sédimentaires (Heckmann et Schwanghart, 2013 ; Heckmann et al., 2015 ; Cossart, 2016 ; Cossart et Fressard, 2017). Cette méthode permet de formaliser une cascade sédimentaire sous la forme d’un réseau simple, en ne conservant que les nœuds (sources sédimentaires, stocks de sédiments, exutoire) et les liens (liaison par un agent de transport) sous forme d’arêtes et de points. L’objectif est de décrire algébriquement les assemblages de flux sédimentaires et d’estimer la contribution de chaque entité du réseau à la fourniture sédimentaire potentielle.

3.4.1. Principes de modélisation

24Nous cherchons à mesurer l’influence des infrastructures anthropiques dans le transfert et l’export des sédiments vers l’exutoire en nous fondant pour cela sur le concept de connectivité structurelle. Ce dernier suggère que la configuration spatiale et la topologie du réseau permettent de décrire le signal sédimentaire potentiel à l’intérieur du réseau et à l’exutoire. Il s’agit donc de comparer ici la connectivité structurelle de deux états du système : (i) un état dont le fonctionnement est purement topographique et (ii) un état intégrant les infrastructures de collecte des sédiments.

25La connectivité structurelle est mesurée en suivant le même protocole pour les deux états. L’hypothèse retenue est celle d’un raisonnement « toutes choses égales par ailleurs » pour identifier dans quelle mesure la géométrie du réseau, à elle seule, confère une importance différenciée aux nœuds qui le constituent. L’espace est ici considéré comme homogène du point de vue de la fourniture sédimentaire. Une valeur théorique d’une unité sédimentaire a été attribuée à chaque nœud du graphe à l’initialisation des simulations. L’intégration des vitesses de transfert s’effectue par l’enchainement des itérations, elles sont donc considérées comme spatialement homogènes. L’analyse des graphes sous cette forme (valeurs homogènes de 1 et vitesse constante) se rapproche de l’analyse des « surfaçogrammes » proposés par Douvinet (2008), et s’intéresse davantage aux modalités de la convergence des surfaces d’écoulement vers l’aval qu’aux flux sédimentaires réels.

3.4.2. Indice de flux et sédimentographe associé

26Un premier type d’analyse pouvant être réalisé dans le cadre de la théorie des graphes consiste à mener une analyse de « flux ». L’objectif est de faire circuler un volume de sédiment virtuel, par une procédure itérative, de nœud en nœud, via les liens, jusqu’à l’exutoire (fig. 8). Dans l’exemple didactique proposé en Figure 8 une valeur de 1 (correspondant à une unité sédimentaire) est assignée à chaque nœud lors de l’initialisation de la simulation (itération 0). Sur le plan algébrique, cette valeur initiale (i.e. 1 unité de sédimentaire) peut être modulée en fonction des volumes sédimentaires disponibles dans le bassin versant, et peut donc être spatialement hétérogène. À chaque itération du modèle, l’unité sédimentaire présente dans le nœud i (origine) est déplacée vers j (destination). Le nombre d’unités sédimentaires présentes dans chaque nœud, et pour chaque itération, est alors enregistrée. En termes mathématiques, cette simulation se présente sous la forme du produit de la matrice d’adjacence A, par une matrice Sn représentant le volume sédimentaire disponible (eq. 1).

27                         Sn = Sn-1 x A                            [1]

28Après une formalisation du graphe sous SIG (cf. infra), l’ensemble des itérations du modèle sont réalisées dans le logiciel R, principalement à partir du package IGraph (Csardi et Nepusz, 2006) et shp2graph (Lu et Charlton, 2011).

29En déterminant, à chaque itération, la quantité de sédiments virtuels à l’exutoire du bassin versant (dernier nœud), il est possible d’extraire un graphique (sédimentographe) permettant de représenter la dynamique de la purge sédimentaire en lien avec la forme du bassin versant et son organisation interne. Cette opération peut s’effectuer sur n’importe quel nœud du graphe étudié. Ce sédimentographe peut alors être utilisé pour comparer différents bassins versants ou illustrer l’évolution du fonctionnement potentiel d’un bassin versant dans le temps, en lien avec des changements dans les modalités de la connectivité.

Fig. 8 – Schéma explicatif de la construction de l’indice de flux et du sédimentographe associé sur un graphe orienté simple représentant la cascade sédimentaire (adapté de Cossart et Fressard, 2017).
Fig. 8 – Explanatory scheme of the flow index computing and the sedimentograph based on an oriented graph representing the sediment cascade (adapted from Cossart and Fressard, 2017).

Fig. 8 – Schéma explicatif de la construction de l’indice de flux et du sédimentographe associé sur un graphe orienté simple représentant la cascade sédimentaire (adapté de Cossart et Fressard, 2017).  Fig. 8 – Explanatory scheme of the flow index computing and the sedimentograph based on an oriented graph representing the sediment cascade (adapted from Cossart and Fressard, 2017).

3.4.3. Formalisation spatiale, architecture et analyse des graphes

30La méthodologie employée pour dériver le graphe se base ici sur deux approches complémentaires : (i) construction d’un graphe uniquement à partir du modèle numérique de terrain hydrologiquement corrigé (graphe topographique) et (ii) intégration des entités linéaires dans le précédent graphe afin de prendre en compte les infrastructures de gestion des flux dans la dynamique hydrosédimentaire (graphe anthropique). Cette approche permet de mettre en évidence l’impact des modifications induites par les ouvrages de maîtrise des flux sur le signal sédimentaire du bassin versant, par comparaison avec un état initial jugé non « perturbé ».

31Le premier graphe a été extrait à partir du modèle numérique de terrain de l’IGN (BDAlti) sur la base de 4 géotraitements successifs dans un système d'information géographique (SIG). Le graphe est dérivé à partir des valeurs de direction de flux extraites du modèle numérique de terrain (MNT), puis converties en lignes à partir des centroïdes des cellules du raster. Le graphe « anthropisé » (i.e. incluant le réseau de collecteurs et de pièges à sédiments) est ensuite reconstitué sur la base de ce dernier, par intersection avec les entités paysagères linéaires. Les deux graphes sont extraits à partir d’un échantillonnage spatial régulier selon une grille de 20 mètres de côté, correspondant à la résolution du MNT disponible.

4. Résultats

4.1. Formes et processus d’érosion sur les parcelles viticoles

32L’ensemble des parcelles agricoles de Mercurey est affecté par des processus de ruissellement en nappe, notamment dû à la quasi absence de couvert végétal entre les rangs de vigne. L’intensité de ces processus peut être localement tempérée par l’état de surface des substrats, notamment en haut de versant, où des fragments caillouteux issus de la météorisation de la corniche calcaire protègent la surface du sol. Lorsque la longueur de pente et/ou la déclivité le permet, on assiste au développement d’une érosion en rigoles, caractérisée par des incisions centimétriques entre les rangs de vigne. À l’aval de ces parcelles, sur les ruptures de pentes, on observe régulièrement des formes d’accumulation en petits cônes de déjection constitués de cailloutis centimétriques dans une matrice limono-argileuse, témoignant de la capacité de transport des processus de ruissellement (fig. 9). Enfin, plus localement, on distingue des formes d’érosion plus marquées, en ravines, de profondeur décimétrique. Ces phénomènes apparaissent principalement dans des zones de forte concentration des flux de surface lors des épisodes orageux intenses. Il s’agit de processus très locaux, qui s’initient dès les entrées de champ et sont la conséquence de la convergence cumulée de systèmes élémentaires en rigoles, coalesçant de l’amont vers l’aval entre les rangs de vigne (fig. 9).

Fig. 9 – Formes de dépôt et d’érosion observés sur le terrain.
Fig. 9 – Depositional and erosional landforms observed in the field.

Fig. 9 – Formes de dépôt et d’érosion observés sur le terrain.  Fig. 9 – Depositional and erosional landforms observed in the field.

A : accumulation sédimentaire à l’aval d’une parcelle viticole ; B : formes d’érosion s’initiant en entrée de parcelle. 1. Direction générale du flux sédimentaire ; 2. Accumulation sous forme de petits cônes de déjection ; 3. Formes d’érosion en rigoles ; 4. Ravinement s’initiant en haut de versant.
A: sediment deposits downslope a vine parcel; B: erosion shapes initiated on the upslope. 1. Main flow direction; 2. Sediment deposits; 3. Rill erosion; 4. Gully erosion.

4.2. Infrastructure de gestion des flux sédimentaires

33Le système de gestion de l’érosion est organisé autour de deux principaux bassins décanteurs jouant le rôle de pièges à sédiments de 250 m³. Ces bassins sont curés annuellement au début de l’hiver et le volume de sédiment disponible est alors utilisé pour remblayer les parcelles en déficit. Ces deux bassins décanteurs sont reliés à un réseau de collecteurs longitudinaux (fig. 10) localisés dans le fond de vallée, visant à concentrer la majeure partie des flux hydrosédimentaires selon un axe nord-sud (fig. 11). À l’est, deux chemins bétonnés incurvés en V collectent les flux. Sur la partie ouest, la route principale encadrée par deux murs en pierre assure le rôle de collecteur. Celle-ci est ponctuellement complétée par un réseau de fossés et quelques passages souterrains connectés par des buses. Ces deux types de routes collectrices sont localisés directement à l’aval des parcelles les plus pentues à l’aval de la Cailloute par exemple (fig. 11), permettant de capter très en amont les principaux flux hydrosédimentaires pour les transférer vers les bassins de décantation, notamment lors des épisodes orageux intenses.

Fig. 10 – Exemple d’ouvrages longitudinaux de collecte des sédiments.
Fig. 10 – Examples of longitudinal sediment collectors.

Fig. 10 – Exemple d’ouvrages longitudinaux de collecte des sédiments.  Fig. 10 – Examples of longitudinal sediment collectors.

A : chemin incurvé en V en direction d’un bassin décanteur ; B : connexion directe entre une parcelle en forte pente et un collecteur. 1. Direction du flux dans le collecteur ; 2. Confluence avec un chemin d’exploitation ; 3. Bassin décanteur ; 4. Direction du flux sur la parcelle viticole ; 5. Direction de prise en charge par le collecteur.
A: V shaped collector connected to a sediment trap; B: direct connection between a steep parcel and a collector. 1. Main flow direction of the collector; 2. Converging flow between the collector and a pathway; 3. Sediment trap; 4. Main flow direction on the plot; 5. Collector flow direction.

Fig. 11 – Carte des flux hydrosédimentaires dans le bassin versant de Monthelon.
Fig. 11 – Map of the hydro-sedimentary fluxes on the Monthelon catchment.

Fig. 11 – Carte des flux hydrosédimentaires dans le bassin versant de Monthelon.Fig. 11 – Map of the hydro-sedimentary fluxes on the Monthelon catchment.

1. Faible ; 2. Important ; 3. Route ; 4. Collecteur bétonné en V ; 5. Chemin d’exploitation ; 6. Fossé ; 7. Conduite souterraine ; 8. Buse ; 9. Muret en pierre ; 10. Talus ; 11. Bassin décanteur ; 12. Bâtiments ; 13. Secteur affecté par des crues turbides ; 14. Parcelle expérimentale (mesures d’érosion ; 15. Transect (localisation Figure 15).
1. Low; 2. High; 3. Road; 4. V shaped collector; 5. Track; 6. Ditch; 7. Buried pipeline; 8. Nozzle; 9. Stone wall; 10. Talus; 11. Sediment trap basin; 12. Buildings; 13. Area affected by turbid floods; 14. Experimental plot (soil erosion measurements); 15. Cross section (location Figure 15).

34Ce système de collecte longitudinal est complété par un réseau transversal visant à casser la connectivité amont/aval afin de rompre les enchaînements de processus érosifs qui pourraient s’organiser à travers les parcelles viticoles (fig. 12). Les interruptions sont réalisées par des chemins d’exploitation d’une largeur de 3 à 4 mètres, totalement ou partiellement enherbés, caractérisés par une légère contrepente qui s’oppose à la direction générale des écoulements de surface. Ces collecteurs secondaires sont organisés selon deux principales implantations stratégiques en fonction de leur position relative dans le bassin versant. Une première gamme de collecteurs transversaux encadre distinctement le pied de la corniche calcaire en lisière de forêt. Ces chemins se situent à l’amont des parcelles viticoles les plus hautes, permettant de capter les flux provenant de la surface du plateau et des versants calcaires en très forte pente. Les flux sont ensuite redistribués vers les collecteurs longitudinaux via des chemins orientés dans le sens de la pente. Ces collecteurs transversaux revêtent une importance déterminante dans la limitation des flux pénétrant à l’amont des parcelles les plus abruptes. Il apparaît en effet que l’escarpement calcaire, à la morphologie accidentée, est régulièrement modelé en petits sous bassins compacts et abrupts, favorables à la concentration des flux sur cette zone de contact. En dépit du rôle apparemment limitant de la forêt et de la végétation arbustive, de multiples laisses sédimentaires et autres marqueurs d’écoulements ont pu être régulièrement observés sur le terrain. L’objectif des travaux de correction hydraulique est donc bien ici de déconnecter les parcelles viticoles des flux amont, et de prévenir ainsi le ruissellement érosif sur ces parcelles pentues (fig. 12). Une seconde gamme de collecteurs transversaux peut être distinguée, notamment dans la partie médiane du bassin versant, au niveau du fond de vallée en pente douce (fig. 11-12). Sur ce secteur, la principale problématique de gestion réside dans la longueur de pente du versant qui permet une accélération et une organisation progressive du ruissellement érosif sur 530 m au total. Ainsi, des chemins d’exploitation orientés perpendiculairement à l’axe majeur des rangs de vigne permettent de casser l’énergie cinétique des flux, de réorienter le ruissellement produit sur les parcelles vers les collecteurs principaux, et plus généralement de réduire la distance sur laquelle les processus de ravinement peuvent s’exprimer. L’objectif est donc de limiter la connectivité amont/aval sur ces longues parcelles aux rangs orientés dans le sens de la pente, par ces multiples seuils intermédiaires (fig. 11-12). On notera également la présence, ponctuellement, à l’aval du bassin versant, d’un réseau de collecteurs plus modestes (fossés d’environ 50 cm de largeur et de profondeur) venant compléter ce dispositif.

Fig. 12 – Exemple d’ouvrages transversaux cassant la connectivité amont/aval.
Fig. 12 – Examples of transversal collectors breaking sediment connectivity.

Fig. 12 – Exemple d’ouvrages transversaux cassant la connectivité amont/aval.  Fig. 12 – Examples of transversal collectors breaking sediment connectivity.

A : chemin d’exploitation incurvé ; B : chemin d’exploitation en haut de versant. 1. Direction générale du flux sur la parcelle ; 2. Réorientation du collecteur ; 3. Écoulement rapide le long de la corniche calcaire ; 4. Écoulement pris en charge par le réseau vers les ouvrages longitudinaux ; 5. Accumulation de flux limité sur la parcelle.
A: V shaped agricultural pathway; B: upslope pathway breaking connectivity. 1. Flow direction on the plot area; 2. Flow direction on the collector; 3. Flow on the limestone scarp; 4. Flow on the collector to the sediment trap; 5. Flow accumulation limited on the vine plot.

4.3. Impact des ouvrages sur la connectivité hydrosédimentaire

35Appréhender la connectivité structurelle hydrosédimentaire par la théorie des graphes permet d’apporter un complément d’analyse sur les modalités de réponse du bassin versant aux épisodes pluvieux en l’absence de mesures directes. L’analyse du sédimentographe permet notamment d’estimer la dynamique temporelle de la convergence des flux hydrosédimentaires de surface vers l’exutoire avec et sans les infrastructures de correction du bassin versant.

36En scindant le bassin versant en 3 compartiments distincts, plus que d’écrêter le pic sédimentaire, le système permet d’intercepter les flux de sédiments avant qu’ils n’atteignent la confluence avec le Giroux (exutoire du graphe topographique). Le volume sédimentaire potentiel rejoignant l’exutoire et alimentant le Giroux (cours d’eau principal) s’en trouve largement limité, puisque seuls 10 % des nœuds sont connectés à la confluence après correction. Les infrastructures captent donc 90 % des surfaces contributives potentielles, atténuent le niveau de la connectivité structurelle, et donc possiblement l’export des particules érodées sur les versants. Un tel piégeage constitue le maillon essentiel de la stratégie de relevage de la terre. La comparaison visuelle de la morphologie du graphe « topographique » et du graphe « anthropique » (fig. 13) permet de mettre en évidence deux types d’infrastructures de collecte aux fonctions distinctes : (i) des ouvrages transversaux, visant à rompre la connectivité aval à l’amont des parcelles viticoles et (ii) des ouvrages longitudinaux visant à acheminer les flux vers les deux bassins décanteurs. Cette dualité s’imprime aussi bien dans l’agencement spatial des graphes que dans l’allure des sédimentographes simulés (cf. infra). Sur le plan spatial, le système de collecte amène à scinder le bassin versant en trois sous-ensembles indépendants. Deux d’entre eux sont directement reliés aux bassins de décantation (pièges à sédiments). Un troisième, plus modeste, n’est pas inclus dans ce réseau et rejoint directement l’exutoire du cours d’eau à la confluence avec le Giroux. Sur certains secteurs, une légère réorientation du sens des écoulements dans la direction des rangs de vigne modifie localement la direction des flux (fig. 13).

Fig. 13 – Représentation du bassin versant de Monthelon sous forme de graphe.
Fig. 13 – Graph representation of the Monthelons' catchment.

Fig. 13 – Représentation du bassin versant de Monthelon sous forme de graphe.  Fig. 13 – Graph representation of the Monthelons' catchment.

A : graphe « topographique » ; B : graphe « anthropisé ».
A: « topographic » graph; B: « anthropogenic » graph.

37L’examen des sédimentographes prend pour référence celui issu du graphe « topographique » (classe 1), caractérisé par une forme en cloche régulière avec un pic (flow max.) à 33 unités (fig. 14). Ce pic dépasse les 30 unités sur une durée de 9 itérations pour une longueur totale de 53 itérations. L’analyse des trois sédimentographes « anthropisés » (classes 2 et 3) montre leur tendance à présenter une convergence des flux vers l’exutoire nécessitant davantage d’itérations (fig. 14). D’autre part, les pics (flow max.) s’étendent sur un nombre réduit d’itérations (classes 2, 3, et 4). La classe 2 du sédimentographe, correspondant au compartiment situé à l’est, est emblématique de cette tendance. Comme montre la Figure 14, il est caractérisé par une forme pseudo-gaussienne avec une valeur de pic sédimentaire à 27 unités, étalé sur une courte période (i.e. 2 itérations). Il est le reflet direct d’une augmentation de la distance à parcourir par les flux à l’amont (connectivité entravée au contact forêt/vignoble) qui étale initialement le temps de concentration, avant qu’un pic court ne se développe (effet de la concentration et du transfert facilité le long des routes collectrices). La classe 3 du sédimentographe revêt une distribution plus complexe, bimodale, montrant 2 pics sédimentaires successifs à respectivement 15 et 26 unités pour une longueur totale de 47 itérations (fig. 14). Ce sous bassin versant dispose de la plus grande superficie des 3 compartiments. Le caractère bimodal de la distribution des flux à l’exutoire peut être expliqué par la morphologie en deux compartiments distincts et bien individualisés. Enfin, la classe 4 du sédimentographe, non capté par les bassins de décantation, est de taille beaucoup plus modeste avec un pic sédimentaire modélisé à 10 unités, pour une longueur totale de 24 itérations (fig. 14).

Fig. 14 – Sédimentographes issus de la modélisation par la théorie des graphes.
Fig. 14 – Sedimentographs obtained using graph theory modeling.

Fig. 14 – Sédimentographes issus de la modélisation par la théorie des graphes.Fig. 14 – Sedimentographs obtained using graph theory modeling.

1 (classe) : sédimentographe « topographique » ; 2, 3 et 4 (classes) : sédimentographes « anthropiques ». Pour la localisation des exutoires des bassins versants concernés, voir la Figure 13.
1 (class): “topographic” sedimentograph; 2, 3 and 4 (classes): « anthropogenic » sedimentographs. For the location of the catchments outlet, see the Figure 13.

4.4. Taux d’érosion à différentes échelles

38Trois cubages ont été réalisés à plusieurs niveaux du bassin versant et combinés aux mesures d’érosion sur les parcelles de la Cailloute afin d’estimer le volume de sédiments mobilisés depuis les parcelles et plus largement de calibrer les flux animant la cascade sédimentaire (fig. 15-16).

Fig. 15 – Mesures d’érosion réalisées sur la parcelle expérimentale de la Cailloute.
Fig. 15 – Erosion measurements conducted on the Cailloute experimental plot.

Fig. 15 – Mesures d’érosion réalisées sur la parcelle expérimentale de la Cailloute.Fig. 15 – Erosion measurements conducted on the Cailloute experimental plot.

Exemple sur une coupe représentative de la dynamique amont-aval de l'érosion sur versant.
Example on a representative cross section of the runoff dynamics on slopes.

Fig. 16 – Synthèse du bilan érosif à Mercurey.
Fig. 16 – Erosion balance on the Mercurey area.

Fig. 16 – Synthèse du bilan érosif à Mercurey.  Fig. 16 – Erosion balance on the Mercurey area.

39Sur les versants, les taux d’érosion observés sont variables et fonction du contexte local (pente, ampleur du flux provenant de l’amont, végétalisation des rangs, etc.). Sur la parcelle témoin de la Cailloute (localisation Figure 10), les taux d’érosion mesurés s’échelonnent de 0 à 77 t/ha/an. Sur ce secteur l’érosion moyenne peut être estimée entre 14,5 et 22 t/ha/an, si l’on prend en compte la marge d’erreur liée à la hauteur initiale du porte-greffe (± 1cm) et à la masse volumique du sol (entre 1 250 et 1 500 kg/m³). Ces taux d’érosion correspondent à une ablation moyenne de l’ordre de 4 cm en 23 à 24 ans (les deux parcelles mesurées ayant été plantées respectivement en 1993 et 1994).

40Dans la contrepente intermédiaire, constituée par un chemin d’exploitation au niveau des Combins (fig. 10), le volume piégé a été estimé à 30 m³ de sédiments, pour une surface drainée de 2,24 ha. Ces contrepentes sont curées tous les ans ou tous les deux ans en fonction du remplissage. Sans connaitre la date du curage ayant précédé notre mesure, il est possible d’estimer l’érosion spécifique de ce secteur entre 8,5 et 17 t/ha/an, matérialisant un ordre de grandeur globalement comparable à celui estimé sur la parcelle de la Cailloute.

41Les cubages réalisés en automne 2017 dans le bassin décanteur ont permis d’estimer à 65 m³ le volume total de sédiments piégés sur une année (curage annuel du bassin décanteur en fin d’été) affectée par un événement hydrométéorologique exceptionnel (crue de 2016). Ceci équivaut à une érosion spécifique de 5 t/ha/an, valeur apparaissant comme étant inférieure aux mesures d’érosion réalisées à l’amont.

42En ce sens, l’impact des contrepentes intermédiaires, associées à un gradient de pente moins marqué, peut expliquer en partie cet écart. Par ailleurs, la zone contribuant à l’alimentation du décanteur est vaste, favorisant la multiplication des zones de piégeages intermédiaires. En effet, à la suite de la crue de juin 2016, de nombreuses zones d’accumulation, constituées par des sédiments non acheminés jusqu’à l’exutoire ont pu être observées, notamment aux limites aval des parcelles viticoles ou dans de petits fossés (fig. 9-10). Le volume piégé dans le décanteur n’est donc qu’un volume net, sous-estimant l’ampleur du volume réellement mobilisé dans les parcelles. Ce volume piégé à l’intérieur du bassin versant reste actuellement difficile à estimer et constitue une des données manquantes pour l’établissement d’un bilan sédimentaire complet du bassin versant.

5. Discussion

43L’analyse géomorphologique menée dans le terroir viticole de Mercurey permet d’estimer la dénudation des sols cultivés entre 14,5 et 22 t/ha/an, des ordres de grandeur tout à fait comparables aux mesures effectuées sur la Côte-de-Beaune : 15 à 23 t/ha/an proposé par Brenot et al. (2006, 2008). Elles sont environ deux fois plus élevées que des valeurs obtenues dans le vignoble languedocien : 10,5 t/ha/an calculé par Paroissien et al. (2010), valeurs toutefois obtenues sur un très grand échantillonnage, représentatif de conditions variées (incluant des secteurs aux pentes plus faibles par exemple). Ces valeurs sont cependant plus faibles que celles obtenues sur les vignobles espagnols du pays de Navarre ; (30 t/ha/an indiqué par Casalí et al. (2009) ou en Moselle : 63 t/ha/an proposé par Rodrigo-Comino et al. (2017), qui apparaissent comme des cas extrêmes. Ces résultats confirment que la viticulture induit une perte en sol élevée, bien au-dessus du niveau moyen de référence d’environ 3 t/ha/an établi pour l’ensemble des activités agricoles (Cerdan et al., 2006). Au-delà de ces valeurs, les observations témoignent de relais de processus spatio-temporels classiquement observés dans les études ayant précédemment portées sur l’érosion des sols cultivés (Auzet, 1987 ; Le Bissonnais et al., 2002 ; Fox et al., 2006 ; Prosdocimi et al., 2016). La hiérarchisation progressive des flux hydrosédimentaires d’amont en aval d’une parcelle (érosion pelliculaire, en rigole, puis en ravine), met en exergue le rôle que joue la longueur de la pente topographique dans l’organisation du système érosif, qui requiert une distance d’expression suffisante pour se déployer. Ce constat est à l’origine d’une des stratégies mobilisées par les viticulteurs mercuréens : casser la connectivité hydrosédimentaire au sein des versants où s’initient et s’organisent les flux. Ceci est réalisé par le biais de chemins d’exploitation transversaux aux écoulements caractérisés par une contre-pente sur le versant. Cette première stratégie s’accompagne de l’installation de bassins décanteurs, disposés de telle sorte qu’ils constituent une seconde rupture dans la connectivité structurelle du bassin versant. Même s’il est difficile d’estimer la charge en suspension qui passe à travers ce dispositif de collecte (un suivi de cette charge est en cours), les stratégies empiriques des viticultures permettent à la cascade sédimentaire de fonctionner comme un système fermé limitant l’exportation sédimentaire à l’exutoire, au prix d’un investissement dans des infrastructures lourdes.

44Si les valeurs d’érosion des sols constituent une référence nécessaire à la bonne compréhension de la cascade sédimentaire qui s’organise sur le terroir de Mercurey, elles ne permettent toutefois pas de discuter du poids des pratiques anthropiques dans ce fonctionnement. Classiquement, la mise en évidence de ce poids s’effectue par une comparaison entre des parcelles-témoins dont le degré d’anthropisation et les modalités de mise en exploitation varient (Mietton, 1988 ; Cerdan et al., 2010). Deux limites résident dans cette démarche comparative : (i) la comparabilité de parcelles « toutes choses égales par ailleurs » reste imparfaite, (ii) la comparaison s’effectue à l’échelle des parcelles, sans prendre en compte leur localisation dans le champ de force que constitue la cascade sédimentaire. Or, il est connu que les pertes en sol s’exacerbent si les processus ont l’espace suffisant pour s’exprimer. Ainsi, la situation des parcelles au sein du réseau hydrosédimentaire est donc fondamentale.

45Pour cette raison, une étude portant sur la connectivité hydrosédimentaire complète la simple quantification des pertes en sol à l’échelle de la parcelle. La connectivité structurelle révèle en effet comment des interférences mutuelles complexes s’organisent entre tous les composants du système bassin versant et, plus particulièrement, comment les flux hydrosédimentaires potentiels peuvent s’agencer, converger, entre les zones sources et l’exutoire. En d'autres termes, il s’agit de mettre en évidence des points névralgiques de par leur situation (Heckmann et Schwanghart, 2013 ; Bracken et al., 2015 ; Cossart et Fressard, 2017), et dont le (dys)fonctionnement entre en résonnance dans des composantes entières du réseau (par exemple en bloquant les sédiments transmis par une importante zone contributive, ou a contrario en créant une chaîne spatiale propice à l’organisation d’un système érosif). Ce cadre théorique est ici utilisé pour comparer de façon objective deux états d’un même bassin versant (topographique vs anthropique), mesurer l’impact des stratégies des viticulteurs sur l’agencement de la cascade hydrosédimentaire et donc sur son aptitude à transférer les sédiments vers l’aval. La théorie des graphes constitue le fondement de la formalisation mathématique de ce travail. Ce langage algébrique est suffisamment souple pour être enrichi en fonction de l’objectif scientifique (Cossart et Fressard, 2017). Dans cet article, les choix de formalisation ont nécessité des simplifications quant à la fourniture sédimentaire (considérée comme spatialement homogène) pour mettre en évidence les effets liés à la géométrie du réseau, l’objectif étant ici de discuter dans quelle mesure la déformation géométrique due au système de collecte influence l’aptitude de la cascade à transférer des sédiments à l’exutoire. Une autre perspective serait de compléter cette étude se focalisant sur les effets structurels du réseau en l’incarnant dans le bassin versant. Le réseau serait alors considéré comme un système nourri par fourniture sédimentaire spatialement hétérogène. L’objectif serait alors non plus de mettre en évidence des points névralgiques, mais d’estimer les flux sédimentaires qui animent la cascade sédimentaire. Ce dernier objectif est bien sûr fondamental pour le géomorphologue, mais il ne doit pas occulter l’autre apport des études se focalisant sur la connectivité : décrypter la qualité de l’organisation des systèmes géomorphologiques. Sans doute est-ce grâce à cette grille de lecture conceptuelle que l’on saisira au plus près comment les bassins versants réagissent (ou non) à des forçages extérieurs, qu’ils soient climatiques ou anthropiques.

6. Conclusion

46Le terroir de Mercurey présente l’ensemble des caractéristiques favorisant le ruissellement érosif et la genèse de crues turbides, comme lors des événements emblématiques de 1981 et 1983. Cette vallée est caractérisée par de multiples sous bassins versants compacts, des versants plus amples et plus raides que dans nombre de secteurs de la Côte de Bourgogne. Les sols limono-argileux et les vastes superficies couvertes de vignoble constituent un second facteur de sensibilité majeur. Les premières valeurs de perte en sol indiquent des taux de dénudation de l’ordre de 14,5 à 22 t/ha/an. Néanmoins, l’ensemble des infrastructures anthropiques mises en place depuis la décennie 1980 provoque des déformations géométriques de la cascade hydrosédimentaire. Des infrastructures transversales cassent la connectivité hydrosédimentaire dans les hauts de versant (i.e. empêchent la connectivité vers les vignobles), tandis que des structures longitudinales collectent efficacement les flux hydrosédimentaires en fond de vallon, pour les rediriger vers des décanteurs. Des simulations fondées sur la théorie des graphes ont permis de caractériser les déformations anthropiques de la cascade sédimentaire sur le secteur de Monthelon. Trois conséquences apparaissent : (i) la cascade est scindée en trois systèmes autonomes, (ii) les flux émis par 90 % des surfaces contributives sont interceptés par deux décanteurs avant d’atteindre l’exutoire, (iii) la convergence des flux sédimentaires vers l’exutoire nécessite d’avantage d’itérations (distances à parcourir rallongées). Reflétés par les sédimentographes simulés, les signaux font apparaître un temps de montée des pics sédimentaires allongé (effet des structures anthropiques transversales), et un pic sédimentaire lui-même resserré dans le temps (effet des transferts le long des infrastructures longitudinales). La stratégie des vignerons paraît ainsi efficace : désorganiser les relais de processus géomorphologiques attendus, collecter les sédiments pour les remonter dans les vignobles afin de préserver la ressource en sol. Une maintenance minutieuse est toutefois nécessaire pour assurer la pérennité de cette stratégie, par exemple en évitant que des brèches ne se créent à travers les collecteurs transversaux et provoquent des « courts-circuits » dans la cascade hydrosédimentaire.

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Annexe

Abridged English version

This paper aims at assessing the impact of agricultural landscape structure on soil erosion and sediment connectivity at the catchment scale. The investigations were conducted in the vineyards of Mercurey (Burgundy, France), characterized by serious environmental issues due to soil loss, flash floods and management infrastructures maintenance. The physical characteristics of the Mercurey catchment are particularly favorable to water accumulation and erosive runoff in an agricultural context: slope system (long slopes, rugged relief), loamy soils and potentially intense precipitation. Flash floods occur regularly, and the exceptional events recorded in 1981 and 1983 showed that wine making agricultural practices (tillage, interrows with chemical weeding, slope-oriented rows, etc.) were highly favorable for sediment exportation. During the 80’s decade, hydraulic infrastructures were built to prevent soil erosion and flash floods occurrence. In 1983, a group of winemakers of the Mercurey appellation was set up with the aim of coordinating actions to prevent soil erosion and consequently to limit the risk of flooding.

Consequently, this paper aims at first understanding the local erosive system, and secondly specifying the role of human practices within the sediment cascade functioning. The methodology is based on three main steps: (i) measurements of the erosion rates and sediment stocks based on the RUM method developed by Bennot et al. (2008), (ii) inventory of human infrastructures that interfere with runoff (such as crop rows, storm water-basins, drainage networks, roads, etc.), and (iii) spatial analysis of the structural connectivity at the catchment scale using the graph theory method developed in Cossart and Fressard (2017).

The results show that erosion processes observed in Mercurey are common processes already described in other vineyards (i.e. converging processes from up to downslope, from sheet wash erosion, to rill and gully, etc.). Hydraulic infrastructures network aims at collecting eroded sediments from plots before they are exported from the catchment. In the upper slopes, transversal infrastructures (ditches and concrete drains) aim at collecting runoff and sediments to limit water concentration on vine plots. They are connected to longitudinal structures (V shaped roads) that aim at routing collected sediments to sediment traps located at the outlet of the catchment. The collected sediments are then made available to the wine-growers and can be used to backfill plots affected by soil loss.

Using a graph theory based model, we exhibit that the spatial structure of the network is significantly modified and hampers sediment mobilization and exportation, from upper slopes to the outlet of watershed. The hydrological structures have a deep impact on the structural connectivity of the catchment so that the flow convergence pattern is modified. 90% of the potential contributive area (and associated potential transported sediments) are blocked by the sediment traps.

Soil erosion measurements emphasize that denudation rates range from 14.5 to 22 t.ha¹.yr¹ at the plot scale, 8.5 to 17 t.ha¹.yr¹ at the sub-catchment scale and 5 t.ha¹.yr¹ at the catchment scale. This wide range of results can be explained by the role of intermediate traps, such as counter slopes which constitute an important sediment reservoir at the catchment scale. Then, the volumes measured in the sediment traps at the outlet strongly underestimate the amount of sediments actually eroded from vine plots.

This study show that the analysis of sediment connectivity allow to go beyond the study of erosion rates at the plot scale. In this case, connectivity shows multiple processes interaction and organization at the catchment scale (erosion, transport and deposition of sediments). This theoretical framework has been used to compare two states of the catchment (i.e. with and without hydrological correction structures) and measure the impact of the practices on the organization of the sediment cascade. In this case, we mostly focused on structural connectivity by identifying hotspots of connectivity. As further work, it will be important to model the sedimentary fluxes inside the sediment cascade to better understand the relationships between local conditions (e.g. soil type, slope, etc.), climatic forcing (HMLF storms) and agricultural practices (hydrological corrections, tillage, etc.) in the functioning of these human influenced geomorphological systems.

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Table des illustrations

Titre Fig. 1 – Croquis morphostructural de la côte de Bourgogne. Fig. 1 – Geomorphological sketch of the Burgundy coast.
Légende 1. Socle cristallin ; 2. Couverture sédimentaire jurassique ; 3. Alluvions quaternaires ; 4. Principaux escarpements de faille (talus) ; 5. Principales lignes de faille ; 6. Principaux cours d’eau ; 7. Principales localités. 1. Crystalline base; 2. Jurassic sediment cover; 3. Quaternary alluvial deposits; 4. Main fault scarps (talus); 5. Main fault lines; 6. Main streams; 7. Main localities.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/11865/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 996k
Titre Fig. 2 – Coupe géologique de Mercurey entre Montelon et le Clos l’Évêque (modifié d’après Sigales, 2007 ; localisation sur la Figure 3). Fig. 2 – Geological cross section of the Mercurey area between Monthelon and the Clos l’Évêque (modified from Sigales, 2007, location on Figure 3).
Légende 1. Calcaires fins beiges ; 2. Calcaires oolithiques rouges ; 3. Marnes claires ; 4. Calcaires fins clairs ; 5. Calcaires en petits bancs ; 6. Marnes grises ; 7. Calcaires à chailles / calcaires oolithiques en plaques ; 8. Faille. 1. Beige limestone; 2. Red oolitic limestone; 3. Pale grey marls; 4. Thin limestone; 5. Small bench limestone; 6. Grey marl; 7. “chailles limestone” / oolitic limestone; 8. Fault.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/11865/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 472k
Titre Fig. 3 – Croquis géomorphologique du bassin versant du Giroux (Image aérienne d’arrière-plan, IGN 2013). Fig. 3 – Geomorphological sketch of the Giroux catchment (background aerial image, IGN 2013).
Légende 1. Partie sommitale de corniche calcaire ; 2. Rupture de pente convexe (haut de versant) ; 3. Rupture de pente concave ; 4. Cours d’eau principal ; 5. Limites du bassin versant ; 6. Plateau calcaire ; 7. Versants en pente douce marno-calcaires ; 8. Plaine alluviale ; 9. Principales failles ; 10. Bassins décanteurs ; 11. Bassins d’orage ; 12. Parcelle expérimentale de la Cailloute (mesures d’érosion). 1. Limestone scarp; 2. Convex break of slope; 3. Concave break of slope; 4. Main stream; 5. Catchment area limits; 6. Limestone plateau surface; 7. Gentle slope in calcareous marls; 8. Alluvial plain; 9. Main faults; 10. Sediment trap basins; 11. Storm basins; 12. Experimental plot (erosion measurements).
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/11865/img-3.jpg
Fichier image/jpeg, 2,0M
Titre Fig. 4 – Coupures de presse du courrier de Saône-et-Loire, 1981. Fig. 4 – Press articles from the courrier de Saône-et-Loire journal, 1981.
Légende A : article daté du 12/08/1981, « L’orage est passé mais le bilan sera lourd » ; B : extrait d’un article daté du 21/08/1981 « La terre fout le camp ! Le syndicat viticole envisage la création d’une association foncière pour la protection des sols » ; C : extrait d’un article daté du 11/08/1981 « Orage d’une violence inouïe à Mercurey ». A: article on the 12/08/1981 “The storm is over but the loss is heavy”; B: article on the 21/08/1981 “The soil is seeping away”; C: article on the 11/08/1981 “Intense storm on Mercurey”.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/11865/img-4.jpg
Fichier image/jpeg, 672k
Titre Fig. 5 – Vue d’ensemble du bassin versant de Mercurey, des principales infrastructures et pratiques de gestion de l’érosion et des coulées de boue.Fig. 5 – General overview of the Mercurey catchment and main infrastructures for erosion and mud floods management.
Légende A : vue aérienne oblique du bassin versant (google.earth) ; B : bassin décanteur à l’aval de Monthelon ; C : engin agricole en cours de relevage de terre ; D : vue aérienne du réseau de collecteurs de Monthelon (Google Earth).A: aerial view of the catchment (Google Earth); B: sediment trap basin; C: mechanical filling of parcels with trapped sediments; D: sediment collectors network.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/11865/img-5.jpg
Fichier image/jpeg, 3,2M
Titre Fig. 6 – Schéma général de la méthodologie employée. Fig. 6 – General sketch of the employed methodology.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/11865/img-6.jpg
Fichier image/jpeg, 544k
Titre Fig. 7 – Principe général de la méthode SUM (Stock Unearthing Measurement). Fig. 7 – General principle of the SUM (Stock Unearthing Measurement) method.
Légende A : schéma général d’après Brenot et al. (2008), modifié ; B : exemple de mesure sur le terrain. A: Explanatory scheme by Brenot et al. (2008), modified; B: example in the field.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/11865/img-7.jpg
Fichier image/jpeg, 696k
Titre Fig. 8 – Schéma explicatif de la construction de l’indice de flux et du sédimentographe associé sur un graphe orienté simple représentant la cascade sédimentaire (adapté de Cossart et Fressard, 2017). Fig. 8 – Explanatory scheme of the flow index computing and the sedimentograph based on an oriented graph representing the sediment cascade (adapted from Cossart and Fressard, 2017).
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/11865/img-8.jpg
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Titre Fig. 9 – Formes de dépôt et d’érosion observés sur le terrain. Fig. 9 – Depositional and erosional landforms observed in the field.
Légende A : accumulation sédimentaire à l’aval d’une parcelle viticole ; B : formes d’érosion s’initiant en entrée de parcelle. 1. Direction générale du flux sédimentaire ; 2. Accumulation sous forme de petits cônes de déjection ; 3. Formes d’érosion en rigoles ; 4. Ravinement s’initiant en haut de versant. A: sediment deposits downslope a vine parcel; B: erosion shapes initiated on the upslope. 1. Main flow direction; 2. Sediment deposits; 3. Rill erosion; 4. Gully erosion.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/11865/img-9.jpg
Fichier image/jpeg, 2,7M
Titre Fig. 10 – Exemple d’ouvrages longitudinaux de collecte des sédiments. Fig. 10 – Examples of longitudinal sediment collectors.
Légende A : chemin incurvé en V en direction d’un bassin décanteur ; B : connexion directe entre une parcelle en forte pente et un collecteur. 1. Direction du flux dans le collecteur ; 2. Confluence avec un chemin d’exploitation ; 3. Bassin décanteur ; 4. Direction du flux sur la parcelle viticole ; 5. Direction de prise en charge par le collecteur. A: V shaped collector connected to a sediment trap; B: direct connection between a steep parcel and a collector. 1. Main flow direction of the collector; 2. Converging flow between the collector and a pathway; 3. Sediment trap; 4. Main flow direction on the plot; 5. Collector flow direction.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/11865/img-10.jpg
Fichier image/jpeg, 1,2M
Titre Fig. 11 – Carte des flux hydrosédimentaires dans le bassin versant de Monthelon.Fig. 11 – Map of the hydro-sedimentary fluxes on the Monthelon catchment.
Légende 1. Faible ; 2. Important ; 3. Route ; 4. Collecteur bétonné en V ; 5. Chemin d’exploitation ; 6. Fossé ; 7. Conduite souterraine ; 8. Buse ; 9. Muret en pierre ; 10. Talus ; 11. Bassin décanteur ; 12. Bâtiments ; 13. Secteur affecté par des crues turbides ; 14. Parcelle expérimentale (mesures d’érosion ; 15. Transect (localisation Figure 15). 1. Low; 2. High; 3. Road; 4. V shaped collector; 5. Track; 6. Ditch; 7. Buried pipeline; 8. Nozzle; 9. Stone wall; 10. Talus; 11. Sediment trap basin; 12. Buildings; 13. Area affected by turbid floods; 14. Experimental plot (soil erosion measurements); 15. Cross section (location Figure 15).
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/11865/img-11.jpg
Fichier image/jpeg, 3,9M
Titre Fig. 12 – Exemple d’ouvrages transversaux cassant la connectivité amont/aval. Fig. 12 – Examples of transversal collectors breaking sediment connectivity.
Légende A : chemin d’exploitation incurvé ; B : chemin d’exploitation en haut de versant. 1. Direction générale du flux sur la parcelle ; 2. Réorientation du collecteur ; 3. Écoulement rapide le long de la corniche calcaire ; 4. Écoulement pris en charge par le réseau vers les ouvrages longitudinaux ; 5. Accumulation de flux limité sur la parcelle. A: V shaped agricultural pathway; B: upslope pathway breaking connectivity. 1. Flow direction on the plot area; 2. Flow direction on the collector; 3. Flow on the limestone scarp; 4. Flow on the collector to the sediment trap; 5. Flow accumulation limited on the vine plot.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/11865/img-12.jpg
Fichier image/jpeg, 1,9M
Titre Fig. 13 – Représentation du bassin versant de Monthelon sous forme de graphe. Fig. 13 – Graph representation of the Monthelons' catchment.
Légende A : graphe « topographique » ; B : graphe « anthropisé ». A: « topographic » graph; B: « anthropogenic » graph.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/11865/img-13.jpg
Fichier image/jpeg, 2,0M
Titre Fig. 14 – Sédimentographes issus de la modélisation par la théorie des graphes.Fig. 14 – Sedimentographs obtained using graph theory modeling.
Légende 1 (classe) : sédimentographe « topographique » ; 2, 3 et 4 (classes) : sédimentographes « anthropiques ». Pour la localisation des exutoires des bassins versants concernés, voir la Figure 13. 1 (class): “topographic” sedimentograph; 2, 3 and 4 (classes): « anthropogenic » sedimentographs. For the location of the catchments outlet, see the Figure 13.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/11865/img-14.jpg
Fichier image/jpeg, 588k
Titre Fig. 15 – Mesures d’érosion réalisées sur la parcelle expérimentale de la Cailloute.Fig. 15 – Erosion measurements conducted on the Cailloute experimental plot.
Légende Exemple sur une coupe représentative de la dynamique amont-aval de l'érosion sur versant.Example on a representative cross section of the runoff dynamics on slopes.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/11865/img-15.jpg
Fichier image/jpeg, 1,3M
Titre Fig. 16 – Synthèse du bilan érosif à Mercurey. Fig. 16 – Erosion balance on the Mercurey area.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/11865/img-16.jpg
Fichier image/jpeg, 116k
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Pour citer cet article

Référence papier

Mathieu Fressard, Étienne Cossart, Clément Alami, Guillaume Brun, Antoine Potot, Jérôme Lejot, Romain Boulet et Aurélien Christol, « Casser la connectivité hydrosédimentaire pour gérer la ressource en sol : cas du vignoble de Mercurey (Bourgogne) », Géomorphologie : relief, processus, environnement, vol. 23 - n° 4 | 2017, 309-325.

Référence électronique

Mathieu Fressard, Étienne Cossart, Clément Alami, Guillaume Brun, Antoine Potot, Jérôme Lejot, Romain Boulet et Aurélien Christol, « Casser la connectivité hydrosédimentaire pour gérer la ressource en sol : cas du vignoble de Mercurey (Bourgogne) », Géomorphologie : relief, processus, environnement [En ligne], vol. 23 - n° 4 | 2017, mis en ligne le 05 décembre 2017, consulté le 16 octobre 2018. URL : http://journals.openedition.org/geomorphologie/11865 ; DOI : 10.4000/geomorphologie.11865

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Auteurs

Mathieu Fressard

Université de Lyon, Université Jean Moulin Lyon 3, UMR 5600 CNRS-Environnement Ville Société – Lyon, 69007, France (mathieu.fressard@univ-lyon3.fr). Tél : +33 4 78 77 26 80

Articles du même auteur

Étienne Cossart

Université de Lyon, Université Jean Moulin Lyon 3, UMR 5600 CNRS-Environnement Ville Société – Lyon, 69007, France (etienne.cossart@univ-lyon3.fr).

Articles du même auteur

Clément Alami

Université de Lyon, Université Jean Moulin Lyon 3, UMR 5600 CNRS-Environnement Ville Société – Lyon, 69007, France (clement.alami@univ-lyon3.fr).

Guillaume Brun

Université de Lyon, Université Jean Moulin Lyon 3, UMR 5600 CNRS-Environnement Ville Société – Lyon, 69007, France (guillaume.brun@univ-lyon3.fr).

Antoine Potot

Université de Lyon, Université Jean Moulin Lyon 3, UMR 5600 CNRS-Environnement Ville Société – Lyon, 69007, France (antoine.potot@univ-lyon3.fr).

Jérôme Lejot

Université de Lyon, Université Lumière Lyon 2, UMR 5600 CNRS-Environnement Ville Société – Lyon, 69007, France (jerome.lejot@univ-lyon2.fr).

Articles du même auteur

Romain Boulet

Université de Lyon, Université Jean Moulin Lyon 3, EA-MAGELAN – Lyon, 69007, France (romain.boulet@univ-lyon3.fr).

Aurélien Christol

Université de Lyon, Université Jean Moulin Lyon 3, UMR 5600 CNRS-Environnement Ville Société – Lyon, 69007, France (aurelien.christol@univ-lyon3.fr).

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