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Hydrodynamique de l’Orne et mobilisation sédimentaire dans la zone de remous amont du barrage de Beth (Lorraine, France)

Orne River hydrodynamic and effect on sediment transport in the backwater zone of the Beth Dam (Lorraine, France)
Benoît Losson, Luc Manceau, Hussein J. Kanbar, Yves Waldvogel, Claire Delus, Laurence Mansuy-Huault, Christophe Hissler et Emmanuelle Montargès-Pelletier
p. 3-17

Résumés

L’Orne a subi de multiples modifications hydromorphologiques au cours du XXe siècle, en relation avec l’activité sidérurgique implantée dans sa vallée aval. À Moyeuvre-Grande, le barrage de Beth, construit en 1958, provoque notamment une zone de remous de 4,5 km de longueur, présentant localement des bancs alluviaux ainsi que des dépôts solides fortement contaminés par l’activité industrielle passée. Une étude en cours vise à déterminer la remobilisation de ces dépôts pollués dans les conditions hydrologiques actuelles et dans une perspective de suppression du barrage. Ce travail étudie spécifiquement l’hydrodynamisme de l’Orne dans la zone de ralentissement provoqué par le barrage. La crue biennale du 1er juin 2016 est utilisée comme événement de référence ; son débit maximal à 137 m³/s correspond localement au débit à pleins bords. L'étude morphométrique de deux sites avec banc sédimentaire espacés de 450 m a permis de calculer la puissance spécifique et la contrainte tractrice du cours d’eau, couplées à des mesures granulométriques. La puissance spécifique (environ 30 W/m²) et les contraintes tractrices moyennes (entre 15 et 22 N/m²) montrent l’assez faible énergie hydrodynamique du cours d’eau qui peut toutefois mobiliser des sédiments de taille centimétrique par charriage et du sable moyen à grossier en suspension, lors d’une crue biennale. Ces premiers résultats serviront la modélisation hydraulique qui sera faite à proximité du barrage afin de déterminer les processus d’ablation qui pourraient s’y produire suite à l’ouverture des vannes, puis à la suppression annoncée de l’ouvrage.

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Notes de la rédaction

Reçu le 05 octobre 2019, reçu sous forme révisée le 21 février 2020 et définitivement accepté le 25 février 2020

Texte intégral

Cette recherche franco-luxembourgeoise est financée par l’Agence Nationale de la Recherche en France et le Fonds National de la Recherche au Luxembourg (étude MOBISED, « Modelling the remobilization of sediments and the release of associated contaminants » ; ANR-14-CE01-0019 et FNR-INTER/ANR/13/45). Elle s’inscrit dans un site atelier de la Zone Atelier Moselle (ZAM, réseau e-LTER), également soutenu financièrement par l’Agence de l’Eau Rhin-Meuse. Les auteurs remercient les deux relecteurs qui ont contribué à l’amélioration de la version initiale de cet article.

1. Introduction

1Historiquement, les cours d’eau ont d’abord été considérés comme des ressources pour les populations, en termes de subsistance (eau, faune et flore aquatiques) ou de développement économique (voie de communication, énergie hydraulique). Leurs potentialités agricoles et industrielles ont généré des aménagements multiples, parfois outranciers, tout comme certains besoins de maîtrise des contraintes hydrologiques (crues et étiages). Ce n’est qu’avec l’apparition de désagréments pour les sociétés, qu’une nouvelle perception des milieux aquatiques a pu naître, par exemple en France avec la Loi sur l’eau de 1992 et en Europe avec l’élaboration de la Directive cadre sur l’eau en 2000 (Legifrance, 1992 ; Legifrance, 2004). L’intégration des cours d’eau dans les écosystèmes des zones humides s’accompagne de politiques de gestion davantage tournées vers la qualité des milieux fluviaux et de leur fonctionnement (Scarwell et Laganier, 2004).

2Dans ce cadre, des organismes tels que les agences de l’eau ou des établissements publics de coopération intercommunale désormais compétents en GEMAPI (Gestion des milieux aquatiques et prévention des inondations), mettent en œuvre des programmes de protection de sites, d’entretien d’ouvrages hydrauliques ou visant le bon état chimique et écologique des masses d’eau. L’une de leurs problématiques concerne alors le devenir des seuils et barrages qui n’ont plus d’utilité : faut-il les supprimer, les araser ou les réaménager (Malavoi et Salgues, 2011) ? À ces considérations se rattachent des raisons environnementales, écologiques, sécuritaires, juridiques, économiques, sociales ou encore récréatives (Maclin et Sicchio, 1999 ; Csiki et Rhoads, 2010).

3Cette thématique de la gestion des anciens ouvrages recoupe la question du fonctionnement physique des cours d’eau, à travers l’hydrodynamique, la morphologie fluviale et le transport sédimentaire (Csiki et Rhoads, 2014 ; Pearson et Pizzuto, 2015). De nombreuses études ont déjà examiné les conséquences futures ou effectives de l’effacement de seuils (Syed et al., 2005 ; Cheng et Granata, 2007 ; Melun, 2012) ou de barrages (Randle et al., 2015 ; Gilet et al., 2018). Les chantiers de suppression ou d’arasement ont des répercussions hydromorphologiques et écologiques multivariées qui dépendent du type d’ouvrages et du contexte morphosédimentaire dans les retenues (Malavoi et Salgues, 2011).

4Nous nous plaçons dans une démarche prospective visant à déterminer la mobilisation des sédiments stockés dans la zone de remous d’un petit barrage implanté au fil de l’eau sur le cours de l’Orne, en Lorraine. L’étude globale, intitulée MOBISED « Modelling the remobilization of sediments and the release of the associated contaminants », et soutenue par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR-14-CE01-0019), s’intéresse à la remise en suspension des particules et de leurs contaminants, hérités de l’activité industrielle qui a jouxté la rivière pendant un siècle. Cependant, dans cet article, nous nous limitons thématiquement à l’identification des paramètres hydrodynamiques de mise en mouvement des sédiments (puissance spécifique et contrainte tractrice) et géographiquement à la partie amont de la zone de remous engendrée par le barrage.

2. Contexte et objectif de l’étude

5Dans le nord-est de la France, l’Orne et ses affluents drainent un bassin versant de 1 268 km² (AERM, 2000), dont 1 141 km² au droit du barrage qui intéresse cette étude. La rivière naît sur le front de la cuesta de l'Oxfordien, traverse la cuesta du Dogger par une vallée encaissée, puis rejoint la Moselle après un trajet globalement ouest–est de 86 km (Sandre, 2012) (fig. 1). Le bassin se partage ainsi en deux milieux distincts : (i) la dépression argileuse de la Woëvre essentiellement agricole à l'ouest, et (ii) le plateau calcaire du Pays-Haut, urbanisé et industriel à l'est.

Fig. 1 – L’Orne entre Jœuf et Moyeuvre-Grande : contexte géomorphologique du site d’étude.
Fig. 1 – The Orne River between Jœuf and Moyeuvre-Grande: geomorphological setting of the study area.

Fig. 1 – L’Orne entre Jœuf et Moyeuvre-Grande : contexte géomorphologique du site d’étude. Fig. 1 – The Orne River between Jœuf and Moyeuvre-Grande: geomorphological setting of the study area.

1. Isohypse (équidistance : 40 m) ; 2. Point coté (m) ; 3. Cours d’eau, avec zone de remous des barrages en foncé ; 4. Substratum à dominante calcaire (Bajocien et Aalénien) ; 5. Versant de concavité de méandre encaissé ; 6. Versant > 20 m de commandement, en fond de vallée ; 7. Glacis de lobe convexe de méandre encaissé ; 8. Vallon en V ; 9. Vallon en berceau ; 10. Lit majeur faisant encore office de plaine d’inondation ; 11. Barrage au fil de l’eau ; 12. Station hydrométrique ; 13. Zone urbanisée ; 14. Zone bouleversée par les activités industrielles.
1. Isohypse (contour interval: 40 m); 2. Spot height (in m); 3. River, with backwater of the dams in dark; 4. Mainly calcareous bedrock (Bajocian and Aalenian); 5. Undercut slope of the ingrown meander; 6. Valley side with dislevelment >20 m at the bottom of the valley; 7. Slip-off slope of the ingrown meander; 8. V-shaped vale; 9. Dale; 10. Active flood plain; 11. Run-of-the-river dam; 12. Hydrometric station; 13. Urban area; 14. Disrupted area after industrial activities.

6L'étude MOBISED s'intéresse à la partie aval la plus anthropisée et s'intègre donc dans un vaste hydrosystème, nécessairement complexe à appréhender. La vallée aval de l’Orne a effectivement connu une intense activité industrielle dès la fin du XIXe siècle, associée à l’exploitation industrielle du minerai de fer lorrain (Garcier, 2007). L’installation des usines minières et sidérurgiques au bord du cours d’eau s’est accompagnée de multiples modifications hydromorphologiques (fig. 1) : déplacement du lit mineur et corsetage de la rivière sur certains tronçons, enrochements massifs de berges, implantation d’ouvrages transversaux, rejets solides volumineux (Martinois, 2014). Le démantèlement des établissements industriels liés à la production d’acier, à partir des années 1980, a libéré une partie de l’ancien lit majeur de l’Orne, bien que certaines friches aient été réemployées pour de nouvelles activités à vocation commerciale ou industrielle (Picon, 2014). Le lit mineur a subi ponctuellement quelques travaux de requalification, notamment en lien avec les aménagements du " Fil bleu ", promenade courant le long de la rivière (E.P.F.L., 2009). Cependant, il n’y a pas encore eu à ce jour de restauration importante du milieu fluvial, seulement des diagnostics et scénarii de réaménagement des infrastructures barrant le cours d’eau (SINBIO, 2013a, b). Ainsi, à Moyeuvre-Grande en particulier, le barrage à vannes levantes de Beth, de 4 m de haut (fig. 2A), provoque une zone de remous de plus de 4,5 km de longueur (fig. 1) ; cet ouvrage construit en 1958, avait pour vocation de constituer une réserve d’eau pour le refroidissement des hauts-fourneaux des Forges de Jœuf, établis en amont immédiat du barrage au tournant des années 1950-60.

7Il est bien établi que les zones de remous sont favorables à la sédimentation des particules, par ralentissement du flux d’eau, théoriquement sous forme de sédiments grossiers à l’amont et plus fins vers l’aval (Degoutte, 2006 ; Csiki et Rhoads, 2010 ; Manière, 2013). Cependant, à Moyeuvre-Grande, l’Orne s’écarte sensiblement de ce fonctionnement hydrosédimentaire et se rapproche davantage d’un cours d’eau non entravé. En effet, les vannes du barrage de Beth sont régulièrement manœuvrées lors des épisodes de crue, pour laisser passer les écoulements au fond du lit. L’historique détaillé et la fréquence de ces ouvertures partielles ne nous sont pas connus, mais la levée progressive des vannes permet assurément le transit de la charge grossière sur de courts laps de temps, par opposition au fonctionnement par surverse habituel. On ajoutera que la retenue est quelquefois vidangée pour des raisons exceptionnelles, comme en juillet 2013 pour un problème de pollution aux hydrocarbures en aval du barrage. Par ailleurs, l’Orne a été curée en 1967 à l’amont du remous et en 1988 dans la zone de remous (Martinois, 2014), ce qui a permis d’éliminer une bonne partie des volumineux dépôts solides d’origine anthropique (l’activité sidérurgique à Jœuf s’est achevée en 1988). Ces diverses considérations expliquent que la zone de remous du barrage de Beth contient un stock sédimentaire réduit à quelques bancs plus ou moins sableux ou vaseux, discontinus, rendant une évaluation volumétrique globale impossible.

8À l’aval de Jœuf, à proximité des anciens sites sidérurgiques et jusqu’au barrage, des dépôts fortement contaminés (métaux, hydrocarbures aromatiques polycycliques, etc.) marqués par l’activité métallurgique, recouverts ou non de quelques centimètres de matériaux d’origine détritique, ont été décelés et analysés (Kanbar, 2017 ; Kanbar et al., 2017). Dans la partie amont de la zone de remous, des bancs non contaminés, constitués essentiellement de composants organiques et lithogéniques, donc post-curage 1967, se sont vraisemblablement formés en quelques dizaines d’années, sous l’influence de différents facteurs naturels (géométrie et morphologie du chenal, végétation rivulaire), associés à la décélération des écoulements (fig. 2B).

Fig. 2 – Deux aperçus du secteur d’étude.
Fig. 2 – Overview of the study area.

Fig. 2 – Deux aperçus du secteur d’étude. Fig. 2 – Overview of the study area.

A : Le barrage de Beth lors de son ouverture en été 2013 (10 juillet 2013). B : Partie aval du banc alluvial SA1 sur le site Sainte-Anne (21 mars 2016).
A: The Beth Dam when it was opened during the summer of 2013 (July 10th 2013). B: The downstream part of the SA1 bar at the Sainte-Anne site (March 21st 2016).

9L’étude menée depuis 2014 vise à déterminer la remise en suspension des sédiments dans les conditions hydrologiques actuelles et dans une perspective d’effacement du barrage de Beth, qui est planifié pour 2021. Dans ce cadre, des mesures et calculs hydrodynamiques ont été développés, pour identifier les capacités de transport sédimentaire de la rivière pendant les phases d’intumescence hydrologique. L’approche hydrosédimentaire que nous exposons dans les lignes qui suivent, est appliquée à la zone amont du remous provoqué par le barrage (fig. 1), où les conditions pour la réalisation des mesures et la configuration géomorphologique sont favorables (sites toujours accessibles, bancs de sédiments fins partiellement et temporellement immergés). On ajoutera qu’en période de crue, à l’entrée dans la zone de remous, le comportement hydrodynamique de l’Orne est proche de son cours naturel, comme les vitesses mesurées le révèlent (cf. infra) et comme cela a été montré par ailleurs (Csiki et Rhoads, 2010 ; Pearson et Pizzuto, 2015). La problématique de mobilisation et de transit sédimentaire pourrait donc être appliquée à l’ensemble de la zone actuellement influencée par le barrage, en cas d’arasement ou de suppression totale, plus facilement qu’à partir de mesures proches du barrage.

3. Méthodologie et types de mesures

3.1. Mesures hydrologiques

10Des stations hydrométriques implantées à l’amont du secteur d’étude (Jœuf Abattoir - JOAB) et au barrage de Beth (fig. 1), enregistrent le niveau de l’Orne en continu depuis décembre 2014, respectivement par sonde de pression Orpheus Mini OTT et capteur bulle à bulle OTT. Des campagnes régulières de mesure de débit à la perche de jaugeage à intégration ou à l’A.D.C.P. (mesureur de vitesse à effet Doppler) Streampro Teledyne RD, permettent d’obtenir un hydrogramme complet sur plus de 4 ans (63 jaugeages à Jœuf et 32 à Beth). Les deux stations fournissent quasiment les mêmes valeurs, puisque l’Orne ne reçoit dans l’intervalle de distance, qu’une petite source et les eaux de ruissellement et des rejets de la station d’épuration de Jœuf. Deux stations hydrométriques de la DREAL Lorraine situées à Moyeuvre-Grande, 750 m en aval du barrage de Beth, et à Rosselange, environ 3,5 km en aval du barrage et à l’aval du confluent du Conroy et d’exhaures minières, permettent de replacer les mesures obtenues dans un contexte hydrologique plus long (stations en activité depuis 2003 et 1967 respectivement) (Banque HYDRO, 2019a, b). Les principaux biais hydrologiques qui peuvent intervenir et qui ont dû nécessiter un traitement des données, sont liés aux manœuvres fréquentes des vannes des barrages de Beth et d’Homécourt, situés respectivement en aval et en amont du tronçon étudié (fig. 1).

11Au cours de la période de mesure, le débit journalier maximum de l’Orne a dépassé 160 m³/s à la station JOAB, le 4 juin 2016 ; cette crue est aussi la plus importante enregistrée à la station de Moyeuvre-Grande depuis son implantation. Elle a été précédée par trois autres crues (fig. 3D), dont celle du 1er juin qui a presque atteint les 130 m³/s, ce qui correspond à un débit de fréquence biennale à la station de Rosselange sur la période 1980-2019 (Banque HYDRO, 2019b). Une mesure instantanée de 137 m³/s a été réalisée à cette date à la passerelle d’Haropré (fig. 3A, 4), juste après le pic de crue. Cette valeur, qui correspond localement au débit à pleins bords, accompagnée de mesures morphométriques du chenal, a été retenue pour les calculs hydrauliques ci-après.

Fig. 3 – Contexte morphosédimentaire et hydrodynamique de l’Orne dans la zone de remous amont du barrage de Beth.
Fig. 3 – Morphosedimentary and hydrodynamic context of the Orne River in the upstream backwater zone of the Beth Dam.

Fig. 3 – Contexte morphosédimentaire et hydrodynamique de l’Orne dans la zone de remous amont du barrage de Beth. Fig. 3 – Morphosedimentary and hydrodynamic context of the Orne River in the upstream backwater zone of the Beth Dam.

A : Cartographie morphosédimentaire du lit mineur, d’après Justica (2015, modifié). B : Topographie du site HP5 en septembre 2016, avec représentation du niveau de crue du 1er juin 2016. C : Topographie du site SA1 en septembre 2016 (complétée en rive gauche avec celle de mai 2015), avec représentation du niveau de crue du 1er juin 2016. D : Hydrogramme à la station JOAB pendant l’épisode de crues de fin mai - début juin 2016. E : Profil longitudinal entre les sites HP5 et SA1 ; cas d’une pente d’eau régulière de 0,09 % pendant la crue du 1er juin 2016. 1. Cours d’eau ; 2. Seuil ; 3. Berge douce, stable ; 4. Berge sapée ; 5. Berge enrochée ; 6. Berge bétonnée ; 7. Blocs épars ; 8. Banc d’alluvions fines ; 9. Rive boisée ; 10. Rive à végétation arbustive ou arborée clairsemée ; 11. Rive à végétation herbacée ; 12. Emprise végétale sur l’écoulement en étiage (arbre, grosse branche, broussaille) ; 13. Encoche d’érosion localisée ; 14. Source ; 15. Ponton ; 16. Buse ; 17. Passerelle ; 18. Section de mesure ; 19. Point topographique ; 20. Pied et branche(s) de saule ; 21. Dalle de sédimentation ; 22. Prélèvement sédimentaire ; 23. Carottage ; 24. Ligne de charge ; 25. Ligne d’eau ; 26. Fond du lit.
A: Morphosedimentary mapping of the riverbed, modified from Justica (2015). B: Topography of the HP5 site in September 2016, with representation of the flood level of June 1st 2016. C: Topography of the SA1 site in September 2016 (completed on the left bank with that of May 2015) with representation of the flood level of June 1st 2016. D: Hydrograph at the JOAB station during the flood episode late May - early June 2016. E: Longitudinal profile between HP5 and SA1 sites; case of a regular water slope of 0.09% during the flood of June 1st 2016. 1. River; 2. Riffle; 3. Gentle and stable bank; 4. Undercut bank; 5. Enrocked bank; 6. Concreted bank; 7. Scattered blocks; 8. Fine alluvial bar; 9. Wooded bank; 10. Bank with shrubs or sparse trees; 11. Bank with herbaceous vegetation; 12. Plant influence on the flow in low water level (tree, large branch, shrubs); 13. Localized erosion notch; 14. Spring; 15. Pontoon; 16. Duct; 17. Footbridge; 18. Measurement section; 19. Topographic point; 20. Foot and branch(es) of willow; 21. Sedimentation slab; 22. Sedimentary sampling; 23. Core sampling; 24. Energy grade line; 25. Water level; 26. Bottom of the riverbed.

3.2. Mesures topomorphométriques

12Deux sites, Haropré - HP5 et Sainte-Anne - SA1, éloignés d’environ 450 m et localisés de part et d’autre de la passerelle d’Haropré sont comparés (fig. 3A) ; tous deux comprennent un banc de sédiments en rive droite. Des mesures morphométriques précises au tachéomètre Geodimeter et au GPS différentiel monofréquence Trimble 4600LS (Perrot, 2014 ; Justica, 2015), permettent d’obtenir les topographies des secteurs sélectionnés (fig. 3B-C) et de calculer la puissance spécifique et la contrainte tractrice globale sur des tronçons de 37 et 59 m de long respectivement. Lors de la crue du 1er juin 2016, les niveaux d’eau ont été repérés sur chacun des sites et mesurés ultérieurement.

Fig. 4 – Aperçu de la crue du 1er juin 2016 au niveau de la passerelle d’Haropré (section HP1 ; cf. fig. 3A).
Fig. 4 – View of the flood of June 1st 2016 at Haropré footbridge (section HP1; see fig. 3A).

Fig. 4 – Aperçu de la crue du 1er juin 2016 au niveau de la passerelle d’Haropré (section HP1 ; cf. fig. 3A). Fig. 4 – View of the flood of June 1st 2016 at Haropré footbridge (section HP1; see fig. 3A).

Le bas de l’escalier se situe 1,4 m sous la surface de l’eau et le niveau d’étiage à environ ‑2,8 m.
The bottom of the stairs is 1.4 m below the water surface and the low water level is about ‑2.8 m.

3.3. Mesures granulométriques

13Enfin, quatre prélèvements sédimentaires ont été effectués pour l’obtention de données granulométriques de référence. Tout d’abord, sur les bancs des deux sites, 14 dalles de 40 cm de côté ont été mises en place en septembre 2015, afin de mesurer les taux de sédimentation et de récupérer les dépôts pour déterminer leurs caractéristiques texturales et géochimiques (fig. 5A-B). Il n’est pas dans ce propos de détailler les résultats de ces expérimentations ; on se contentera ici d’utiliser un échantillon, granulométriquement homogène et, bien que relevé à un pas de temps annuel, rapporté à l’événement hydrologique qui nous intéresse (sable récolté sur la dalle SA1-04be) (fig. 3C). Par ailleurs, des séquences sédimentaires analogues aux dépôts obtenus sur dalles ont été identifiées dans des carottes à visée géochimique, prélevées en 2015 dans le banc du site de Sainte-Anne. L’analyse granulométrique d’une unité sableuse située vers 29 cm de profondeur dans la carotte JOSAN15C3 (fig. 3C) constituera une donnée supplémentaire pour évaluer la pertinence des résultats hydrosédimentaires. Les deux derniers prélèvements concernent la charge de fond du lit de l’Orne. Ils ont été effectués à la pelle à proximité immédiate des deux bancs en juin 2017 (HP5-1 au niveau d’un seuil et SA1-1) (fig. 3B-C), après une année hydrologique particulièrement calme (crue maximale inférieure à 40 m³/s en débit moyen journalier).

14La méthode d’analyse granulométrique diffère entre l’échantillon de la carotte (diffraction laser) et les trois autres (tamisage). Des petits écarts pourraient être induits par l’utilisation de méthodes différentes (Ezaoui, 2008), sans que cela ne remette toutefois en cause globalement les interprétations, car les résultats serviront simplement de points de repère et ils n’ont pas vocation à être comparés entre eux.

Fig. 5 – Dépôt sédimentaire sur la dalle SA1-04be, entre septembre 2015 et septembre 2016.
Fig. 5 – Sedimentary deposit on the slab SA1-04be, between September 2015 and September 2016.

Fig. 5 – Dépôt sédimentaire sur la dalle SA1-04be, entre septembre 2015 et septembre 2016. Fig. 5 – Sedimentary deposit on the slab SA1-04be, between September 2015 and September 2016.

A : Matérialisation de la dalle enfouie sous l’accumulation sédimentaire annuelle. B : Coupe dans le dépôt ; l’unité sableuse analysée (cf. fig. 9) se limite à la partie supérieure du dépôt.
A: Marking of the slab buried under the annual sedimentary deposition. B: Section in the deposit; the analyzed sand unit (see fig. 9) is limited to the upper part of the deposit).

3.4. Des mesures aux calculs des paramètres hydrodynamiques

15Toutes les mesures hydrologiques, topographiques et sédimentologiques ont servi de point d’appui à des calculs hydrodynamiques, sans chercher à établir une modélisation. L’utilisation de formules hydrauliques a donc été limitée autant que possible. Les équations utilisées sont détaillées en fin de texte. La démarche a été la suivante :

16(i) calcul du rayon hydraulique (2,85 m) au droit de la passerelle d’Haropré, à l’aide de la mesure à l’A.D.C.P. effectuée le 1er juin 2016 à 14 h (fig. 3D).

17(ii) détermination de la vitesse moyenne (1,86 m/s) et du débit de référence (136,5 m³/s) fournis par cette même mesure.

18(iii) mesure de la pente du niveau d’eau à partir des repères de crue à HP5 et SA1. En l’absence de point de repère précis à HP1, une pente régulière (0,0915 %) a été adoptée pour les 495 m du tronçon (fig. 3E). On notera que cette valeur de pente est proche de celle fournie par SINBIO (2013a) et par le M.N.T. de l’I.G.N. (2017) dans le fond du lit de l’Orne, sur l’ensemble de la zone de remous du barrage de Beth (environ 0,085 %), ce qui tend à confirmer l’annulation de l’influence de l’ouvrage hydraulique dans le secteur concerné en période de hautes eaux.

19(iv) calcul de la pente de la ligne de charge (Se), barrage de Beth ouvert, entre la passerelle d’Haropré et SA1. La formule de Manning - Strickler (équation 1) appliquée aux mesures à l’A.D.C.P. permet l’obtention d’un coefficient de rugosité K (26,9), cohérent avec le milieu fluvial considéré (CEMAGREF/IRSTEA in Fort et al., 2015).

20(v) identification du coefficient K et calcul de la vitesse moyenne au droit de la section HP1, voisine du transect A.D.C.P. mais bénéficiant d’une mesure topographique plus précise au tachéomètre, pour le même débit de 136,5 m³/s. La valeur de K reste logiquement proche de ce qui a été obtenu précédemment (25).

21(vi) détermination du coefficient de rugosité sur les sites HP5 et SA1, sur le modèle de l’étape 5, à partir des données obtenues à HP1 et d’équations issues de précédents jaugeages réalisés sur chaque site dans diverses situations hydrologiques. Les différences morphologiques et hydrodynamiques impliquent des coefficients K variant entre 24,3 et 28,4 pour les quatre sections. La formule de Manning - Strickler est également ajustée au débit de référence, de manière à obtenir une vitesse moyenne à chaque section et, par voie de conséquence, pouvoir calculer et tracer la ligne de charge (fig. 3E).

22(vii) calcul de la puissance spécifique et de la contrainte tractrice sur chaque site (équations 2 et 3), pour les sections HP6 et SA1 (fig. 6). On notera que la puissance spécifique sera fournie préférentiellement en utilisant la pente de la ligne d’eau et non celle de la ligne de charge, afin de pouvoir effectuer des comparaisons avec des données de la littérature (Schmitt et al., 2001). La contrainte tractrice, quant à elle, a été calculée de deux façons : par le rayon hydraulique et la pente de la ligne de charge d’une part, et par la puissance spécifique réelle et la vitesse moyenne d’autre part. Les résultats sont très proches et seuls ceux de la première méthode de calcul seront utilisés pour caractériser la mobilisation sédimentaire. En revanche, en l’absence de mesure de vitesse effective sur les deux sites d’étude, il n’est pas apparu pertinent d’effectuer les calculs de contrainte tractrice par le biais de la vitesse de cisaillement (Petit, 1989 ; Bravard et Petit, 2002). La distinction entre résistance des particules et résistance des formes du lit ne sera pas non plus évoquée.

23(viii) détermination des particules mises en mouvement dans les conditions hydrodynamiques obtenues, par deux approches : la contrainte tractrice critique et le paramètre de Shields (équations 4 et 5) (Bravard et Petit, 2002 ; Degoutte, 2006 ; Le Hir, 2008). Les résultats sont ensuite comparés aux dépôts sédimentaires effectivement constatés à l’issue du passage de la crue.

Fig. 6 – Données hydrodynamiques des sites HP5 (section HP6) et SA1 (section SA1).
Fig. 6 – Hydrodynamic data for the HP5 (HP6 section) and SA1 (SA1 section) sites.

Fig. 6 – Données hydrodynamiques des sites HP5 (section HP6) et SA1 (section SA1). Fig. 6 – Hydrodynamic data for the HP5 (HP6 section) and SA1 (SA1 section) sites.

ωr : puissance spécifique réelle calculée avec la pente de la ligne de charge Se, ω : puissance spécifique calculée avec la pente de la ligne d’eau S, ρ : masse volumique de l’eau (1 000 kg/m³), g : accélération de la pesanteur (9,81 m/s²), Qb : débit à pleins bords, w : largeur du lit mineur à pleins bords, τ : contrainte tractrice, Rh : rayon hydraulique, Vm : vitesse moyenne.
ωr: true unit stream power calculated with the energy grade line Se, ω: unit stream power calculated with the hydraulic gradient S, ρ: water density (1,000 kg/m³), g: gravitational acceleration (9.81 m/s²), Qb: bankfull discharge, w: bankfull width, τ: shear stress, Rh: hydraulic radius, Vm: mean velocity.

4. Hydrodynamique et implication sur la mobilisation des sédiments

24Dans les deux sites d’étude, la puissance spécifique comparable est de l’ordre de 30 W/m² (fig. 6), ce qui fait de l’Orne un cours d’eau d’assez faible énergie hydrodynamique ; il serait tout juste capable de changements morphologiques dans cette zone amont de remous (Brookes, 1988, in Wasson et al., 1998). La puissance spécifique réelle (calculée à partir de la pente de la ligne de charge) tombe même à 18 W/m² sur le site HP5. Pour refléter convenablement la capacité de la rivière à éroder ou à exporter ses alluvions, ce paramètre de la puissance spécifique doit toutefois être mis en regard d’autres facteurs morphosédimentaires, tels que la taille des particules mobilisables, la valeur du débit solide et l’érodabilité des berges (Petit et al., 2005a ; Malavoi et Bravard, 2010).

25En l’occurrence, les vitesses du courant (moyennes à 1,15 m/s à HP5 et 1,39 m/s à SA1) autorisent ablation et transport de sédiments de taille presque centimétrique lors d’une crue biennale (cf. diagramme de Hjulström in Chamley, 2000). Des particules plus grosses pourraient alors être exportées en considérant les vitesses maximales dans le chenal et plus précisément les zones de gradients de vitesse les plus importantes près du fond (Dzana et Gaillard, 1996).

26Plus significatives de la dynamique fluviale en lien avec les résistances du milieu (Bravard et Petit, 2002 ; Petit et al., 2005a), les contraintes tractrices moyennes sont de 15 et 22 N/m² à HP5 et SA1 respectivement (fig. 6). L’initiation de la mise en mouvement des sédiments s’effectue à partir d’une valeur de contrainte tractrice critique, dont la relation avec le diamètre des particules a fait l’objet de nombreux travaux, en contextes artificiel et naturel (Williams, 1983 ; Bravard et Petit, 2002) (fig. 7A). En première approximation, les résultats de contraintes tractrices moyennes sont considérés pour estimer les tailles de particules pouvant être emportées par le flux pendant la crue, à partir de l’équation généraliste τc = D (la contrainte tractrice critique en N/m², en fonction du diamètre des particules en mm). Cette équation semble la mieux adaptée aux sédiments sablo-graveleux, qui constituent l’essentiel de la charge de fond de l’Orne au droit des sites étudiés, d’après les prélèvements HP5-1 et SA1-1 (fig. 7B). Les valeurs obtenues sont donc de 15 mm à HP5 et 22 mm à SA1 (fig. 7A). Elles représentent une très grande part, voire presque la totalité de la charge de fond pouvant être mobilisée, d’après les analyses granulométriques réalisées sur les échantillons HP5-1 et SA1-1 (85 et 97 % du sédiment respectivement) (fig. 7B). L’étude de synthèse de Williams (1983) montre clairement que la taille maximale des particules évacuées lors de la crue pourrait être inférieure ou supérieure, puisque les valeurs retenues se situent au centre d’un rail de « mise en mouvement potentielle ». Si l’on ne peut exclure la présence de cailloux plus nombreux et plus gros à d’autres endroits dans le lit de l’Orne, cet auteur indique également que les contraintes tractrices mesurées s’avèrent vraisemblablement insuffisantes pour le déplacement de matériaux de plus de 130 mm de diamètre (à SA1).

Fig. 7 – Caractéristiques hydrosédimentaires pour les sites HP5 et SA1 : approche par la contrainte tractrice critique (τc).
Fig. 7 – Hydrosedimentary characteristics for HP5 and SA1 sites: critical shear stress approach (τc).

Fig. 7 – Caractéristiques hydrosédimentaires pour les sites HP5 et SA1 : approche par la contrainte tractrice critique (τc). Fig. 7 – Hydrosedimentary characteristics for HP5 and SA1 sites: critical shear stress approach (τc).

A : Diamètre des particules en fonction de la contrainte tractrice critique, d’après différents auteurs (in Williams, 1983, pour les particules supérieures à 10 mm et Bravard et Petit, 2002, pour la relation τc = D). B : Granulométrie totale de la charge de fond à HP5 et SA1 (C1 = percentile représentant le premier pourcent de particules les plus grossières ; D10 = décile représentant les 10 % de particules les plus grossières ; D50 = médiane). 1. Détermination du diamètre des particules mises en mouvement à HP5 selon la relation τc = D, qui donne 15 mm, soit 85 % de la charge de fond (cf. graphe B - 3) ; 2. Détermination du diamètre des particules mises en mouvement à SA1 selon la relation τc = D, qui donne 22 mm, soit 97 % de la charge de fond (cf. graphe B - 4). 3. Évaluation graphique du pourcentage de particules inférieures à 15 mm pour HP5-1. 4. Évaluation graphique du pourcentage de particules inférieures à 22 mm pour SA1-1.
A: Particle size as a function of critical shear stress according to various authors (in Williams, 1983 for particles larger than 10 mm, and Bravard and Petit, 2002 for the relation τc = D). B: Total grain-size distribution of the bedload at HP5 and SA1 (C1 = percentile representing the first percent of the coarsest particles; D10 = decile representing the 10% of the coarsest particles; D50 = median). 1. Determination of the size of particles at HP5 that can be remobilized according to the relation τc = D, which is 15 mm, i.e. 85% of the bedload (see graph B - 3); 2. Determination of the size of particles at SA1 that can be remobilized according to the relation τc = D, which is 22 mm, i.e. 97% of the bedload (see graph B - 4). 3. Graphical evaluation of the percentage of particles smaller than 15 mm for HP5-1; 4. Graphical evaluation of the percentage of particles smaller than 22 mm for SA1-1.

27Cette première approche par la contrainte tractrice critique peut être complétée et précisée par une seconde approche liée au paramètre de Shields. La médiane granulométrique (D50) des deux échantillons HP5-1 et SA1-1 donne des valeurs du critère de Shields de 0,39 et 0,27 respectivement (fig. 8). Ces résultats sont bien supérieurs aux seuils de charriage proposés les plus communément dans la littérature : τ* entre 0,01 et 0,25 et généralement entre 0,03 ou 0,047 et 0,06 (Williams, 1983 ; Malavoi et al., 2011 ; Petit et al., 2015), mais autour de 0,045 (Recking, 2009 ; Petit et al., 2015) ou jusqu’à 0,073 (Buffington et Montgomery, 1997) pour les rivières à graviers et galets, voire 0,138 lorsque celles-ci possèdent une granulométrie étalée liée à un fond pavé (Ramette, 1981, in Degoutte, 2006). Ce constat peut être imputé à une sous-estimation de la dimension des particules constituant la charge de fond, sans pour autant remettre en question la capacité de l’Orne à mobiliser les sables et graviers qui composent son lit sur les sites étudiés.

Fig. 8 – Caractéristiques hydrosédimentaires pour les sites HP5 et SA1 : approche par le paramètre de Shields (τ*).
Fig. 8 – Hydrosedimentary characteristics for HP5 and SA1 sites: Shields parameter approach (τ*).

Fig. 8 – Caractéristiques hydrosédimentaires pour les sites HP5 et SA1 : approche par le paramètre de Shields (τ*). Fig. 8 – Hydrosedimentary characteristics for HP5 and SA1 sites: Shields parameter approach (τ*).

Paramètre adimensionnel de Shields τ* en fonction du diamètre adimensionnel des particules D*, d’après Van Rijn (1989) cité par Le Hir (2008), modifié. γséd : poids volumique du sédiment, produit de la masse volumique et de l’accélération de la pesanteur (~26 kN/m³), γeau : poids volumique de l’eau (~9,8 kN/m³), D : diamètre des particules (en m), g : accélération de la pesanteur (9,81 m/s²), ν : viscosité cinématique de l’eau (1,12×10-6 m²/s à 15°C).
Dimensionless Shields parameter τ* as a function of the dimensionless diameter of the particles D*, from Van Rijn (1989) cited by Le Hir (2008), modified. γséd: specific weight of sediment, product of density and gravitational acceleration (~26 kN/m³), γeau: specific weight of water (~9.8 kN/m³), D: size of particles (in m), g: gravitational acceleration (9.81 m/s²), ν: kinematic viscosity of water (1.12×10-6 m²/s at 15°C).

28Malgré un coefficient d’uniformité (équation 6) supérieur à 3, donc avec une granulométrie étalée (Degoutte, 2006), l’Orne à Jœuf constitue une rivière à graviers à fond non pavé, d’après les observations de terrain et comme l’indiquent les courbes granulométriques des échantillons HP5-1 et SA1-1 (fig. 7B) : symétrie ou légère asymétrie positive de Folk et Ward suivant l’équation 7 (Miskovsky et Debard, 2002 ; Losson et Corbonnois, 2006). On retiendra par conséquent un critère de Shields de 0,047, qui semble faire la meilleure synthèse des différents travaux sur les rivières à graviers et sables (Degoutte, 2006). Dans un tel contexte morphosédimentaire, les valeurs de contrainte tractrice fournissent un paramètre de Shields qui rend compte d’un début de déplacement par charriage pour des particules jusqu’à 19,9 mm de diamètre à HP5 et 28,7 mm à SA1. Il s’agit de valeurs maximales lorsque τ* > 0,047, qui pourraient être légèrement supérieures si l’on considérait un critère de Shields un peu plus faible, mais globalement compatibles avec les observations de bancs vifs graveleux ou caillouteux en amont comme en aval du tronçon fluvial étudié. Cela représente respectivement à peu près l’équivalent du décile et du centile le plus grossier de chaque population granulométrique (D10 et C1) (fig. 7B), c’est-à-dire que 90 et 99 % des particules ont pu bouger pendant la crue. Avec ces valeurs, on se trouve légèrement au-dessus des résultats de la première approche, ce qui apparaît logique, suite au choix du paramètre de Shields inférieur à 0,062 qui équivaudrait à peu près à τc = D (Williams, 1983 ; Bravard et Petit, 2002).

29Pour une dimension granulométrique donnée, toute chose égale par ailleurs, l’accroissement de l’énergie de la rivière peut aboutir à un changement de mode de transport des particules, en passant du charriage à la saltation, puis à la suspension (Chamley, 2000). Le seuil de mise en suspension des particules a été évalué pour différentes valeurs du paramètre de Shields, selon les auteurs (fig. 8). Pour le cas de rivières à sable, Ramette (1981), in Degoutte (2006) propose d’élever le seuil de τ* à 2,5, valeur à partir de laquelle les formes de type rides disparaissent. La taille maximale des particules qui ont pu être mises en suspension pendant la crue du 1er juin 2016, a été estimée à partir de trois seuils proposés (tab. 1). Il s’avère que le transport en suspension de sables de dimension inférieure à 375 µm à HP5 et 540 μm à SA1 était envisageable pendant le pic de crue, d’après la classification de Ramette (1981) in Degoutte (2006) ; la valeur à SA1 pourrait atteindre 1,1 mm si l’on se base sur les travaux de Bagnold (1966), revus par Van Rijn (1984). En revanche, les résultats fondés sur le seuil de Van Rijn (1984) s’éloignent sensiblement des données sédimentaires obtenues sur le banc SA1 (fig. 9), que ce soit sur dalle de sédimentation (SA1-04be ; dépôt de 2016 avec un percentile grossier C1 de 941 µm) ou par carottage (JOSAN15C3-29 ; unité sableuse d’un probable dépôt post-1967, voire 1988, de percentile grossier C1 de 758 µm).

Fig. 9 – Granulométrie totale de deux dépôts sableux du banc SA1.
Fig. 9 – Total grain-size distribution of two sand deposits of SA1 bar.

Fig. 9 – Granulométrie totale de deux dépôts sableux du banc SA1. Fig. 9 – Total grain-size distribution of two sand deposits of SA1 bar.

C1 = percentile représentant le premier pourcent de particules les plus grossières ; D50 = médiane ; Tm = taille moyenne de Folk et Ward (cf. Miskovsky et Debard, 2002 ; Losson et Corbonnois, 2006).
C1 = percentile representing the first percent of the coarsest particles; D50 = median; Tm = mean size of Folk and Ward (see Miskovsky and Debard, 2002; Losson and Corbonnois, 2006).

30La dalle SA1-04be présente essentiellement des sables fins et moyens (fig. 5B, 9) : médiane de 201 μm, taille moyenne de Folk et Ward à 128 μm suivant l'équation 8 (Miskovsky et Debard, 2002 ; Losson et Corbonnois, 2006). Située entre 1,5 et 2 m au-dessus du fond du lit de l’Orne (fig. 3C), elle a vraisemblablement recueilli des sédiments transportés en suspension, éventuellement combinée à de la saltation ; on peut exclure un remaniement local des alluvions du banc ou un apport latéral. Cela est confirmé par des observations de dépôts superficiels de sables fins sur la ripisylve après la crue et par l’absence de particules graveleuses sur les dalles de sédimentation, ni ailleurs en surface de banc, ni dans les carottages effectués. L’unité sableuse analysée sur SA1-04be a toutefois pu être mise en place pendant plusieurs phases de crues de l’année hydrologique 2015-2016 (crues du 10 février et du 31 mai 2016, de même intensité que celle du 1er juin ; crue du 4 juin 2016 qui a en revanche atteint 167 m³/s), sans que les dynamiques de remaniement sédimentaire entre ces phases ne soient déterminées.

Tab. 1 – Dimension maximale des particules mises en suspension, selon différentes valeurs du paramètre de Shields, proposées par divers auteurs.

Tab. 1 – Maximum size of suspended particles according to different Shields parameter values proposed by various authors.

Site

Ramette (rivières à sable ; τ* > 2,5)

Bagnold (τ* > 1,2)

Van Rijn (τ* > 0,2)

HP5

375 µm

780 µm

4,7 mm

SA1

540 µm

1,1 mm

6,8 mm

5. Représentativité des résultats obtenus : quel fonctionnement hydrosédimentaire en aval des sites étudiés ?

31Le choix de se focaliser sur la zone amont du remous du barrage de Beth a été dicté par les conditions de mesures. Par rapport à la problématique d’effacement de l’ouvrage, il est nécessaire de s’interroger sur la représentativité des résultats hydrodynamiques obtenus, dans le cadre global du tronçon étudié. Le barrage de Beth ne constitue pas à proprement parler un obstacle pour le flux sédimentaire de l’Orne, pas plus que le barrage d’Homécourt situé plus en amont. Contrairement à un lac de retenue qui stocke d’importants volumes sédimentaires (Gilet et al., 2018) ou à un seuil maçonné qui retient une plus faible quantité de sédiments, mais qui laisse passer une bonne part de la charge transportée une fois la pelle suffisamment réduite (Malavoi et Salgues, 2011 ; Csiki et Rhoads, 2014 ; Pearson et Pizzuto, 2015), les manœuvres effectuées sur ces barrages pendant les crues provoquent des chasses alluviales de fond de lit. Par conséquent, seules des accumulations fines ou sableuses peuvent se produire hors périodes de crues moyennes à fortes, lorsque les barrages fonctionnent en surverse. Cette sédimentation alimentée par le transport fluvial dans l’intégralité du bassin versant, contribue peu à l’engraissement des bancs, constitués essentiellement de matière organique (secteur amont avec ripisylve importante) ou d’anciens rejets sidérurgiques (secteur aval, plus profond). Les dépôts sédimentaires étudiés à l’amont immédiat du barrage de Beth ont révélé une couche superficielle décimétrique constituée d’apports détritiques, représentant moins de 8 % de l’épaisseur totale (Kanbar, 2017 ; Kanbar et al., 2017).

32Par ailleurs, la zone amont du remous sur laquelle ont été menées les premières mesures, se comporte comme un tronçon non influencé par le barrage lors de crues de moyenne intensité, pour le moins de récurrence biennale. La longueur de l’influence hydraulique de l’ouvrage se réduirait encore pour des crues plus fortes (Csiki et Rhoads, 2010). D’un point de vue purement hydrodynamique, on peut donc considérer que les crues de l’Orne sont bien en capacité de mobiliser toute la gamme de particules limoneuses à graveleuses sur la totalité du secteur d’étude.

33Au niveau du barrage de Beth, il convient de distinguer les phases pré- et post-effacement de l’ouvrage. Au moment de la crue du 1er juin 2016, aucun repère limnimétrique précis n’a pu être déterminé, notamment parce que les vannes ont été manœuvrées plusieurs fois. Seule une modélisation a posteriori, basée sur des mesures bathymétriques à l'A.D.C.P. et topographiques au tachéomètre sur les berges, permet d’émettre des hypothèses de dynamique hydrosédimentaire. Une contrainte tractrice moyenne de 33 N/m² a ainsi été calculée selon le même principe qu’à Jœuf. Cette valeur plus forte qu’à l’amont s’explique logiquement par le rayon hydraulique et la pente de la ligne de charge, tous deux supérieurs. Dans ces conditions, il est évident que des sédiments plus grossiers qu'à Jœuf ont pu être mobilisés et exportés par charriage lors de la crue, à partir du moment où les vannes du barrage ont été partiellement levées. Théoriquement, l'application de l'approche par le paramètre de Shields (c'est-à-dire l'approche qui est apparue la plus pertinente), avec un seuil de charriage à 0,047, amène à envisager le déplacement de particules jusque 4,4 cm de diamètre. Ces estimations hydrosédimentaires concernent la charge de fond et sont cohérentes avec l’observation d’atterrissements sablo-caillouteux en fond de lit (SINBIO, 2013a) (fig. 2A).

34Mais ces considérations ne présagent pas du contexte hydromorphologique qui prévaudra une fois le barrage complètement ouvert (ce qui est le cas depuis la rédaction de cet article, avec une levée totale des vannes effectuée le 20 novembre 2019) ou supprimé. Une seconde modélisation pourra être réalisée, en se basant sur les éléments déjà acquis ; elle aura l’avantage de pouvoir être agrémentée de nouvelles mesures, en particulier sur la charge de fond in situ. Cependant, le principal intérêt sera de ne plus prendre en compte uniquement les aspects hydrodynamiques, mais également morphosédimentaires. Car pour pouvoir envisager une extrapolation des résultats du secteur amont de la zone de remous au secteur aval, il est impératif de comparer les caractéristiques intrinsèques aux dépôts sédimentaires.

35Les analyses géochimiques, minérales et organiques, sur les sédiments limono-sableux du banc de Sainte-Anne, ont mis en lumière une contamination assez faible par rapport à d’autres dépôts situés plus en aval dans la zone de remous du barrage de Beth. A proximité immédiate de cet ouvrage, les bancs, étudiés par ailleurs (Kanbar, 2017 ; Kanbar et al., 2017), présentent des textures plus fines (taille moyenne autour de 14 μm, contre 37 μm à Sainte-Anne) et avec un caractère cohésif fortement marqué, ce qui constitue des facteurs essentiels de variabilité de l’ablation (Grabowski et al., 2011 ; Sawaske et Freyberg, 2012). En outre, des différences morphologiques et biologiques existent entre les bancs situés tout au long de la zone de remous : plus on se dirige vers l’aval, plus les dépôts sont délimités par une pente forte sur leur bordure interne, d’une part, et moins ils sont susceptibles de présenter une consolidation racinaire en lien avec la ripisylve, d’autre part. Le sapement et les phénomènes d’effondrement ou de glissement ne sont pas à exclure pour les bancs dont la bordure interne se comportera comme une berge haute lorsque la retenue aura été vidangée. Il pourrait en être de même en raison de la fragilisation ou de la mort de certains arbres, suite à l’exondation de leur système racinaire (Malavoi et Salgues, 2011).

6. Conclusion

36On peut considérer que le rétablissement de l’écoulement naturel de l’Orne, par effacement du barrage de Beth, donnerait lieu à de l’érosion des dépôts sédimentaires actuellement présents à l’amont de la zone de remous. De ce point de vue, la puissance spécifique constitue un indicateur imparfait de la capacité de réajustement morphologique du cours d’eau. Ce fait a déjà été souligné par de nombreux auteurs (Petit et al., 2005b ; Petit et al., 2008 ; Corbonnois et al., 2016), en raison de la combinaison de multiples facteurs énergétiques et morphosédimentaires (Malavoi et Bravard, 2010).

37À l’occasion de la crue biennale du 1er juin 2016, équivalent localement à un débit à pleins bords, des mesures hydrologiques, topographiques et sédimentologiques ont été menées pour fiabiliser autant que possible les calculs de contrainte tractrice ; cette dernière a servi à évaluer la population granulométrique des particules qui ont été mises en mouvement. L’approche par la contrainte tractrice critique a laissé entrevoir un potentiel de mobilisation sédimentaire bien supérieur à ce que propose le diagramme de Hjulström par les vitesses (les valeurs moyennes étant considérées dans les deux cas). L’utilisation du paramètre de Shields a permis de préciser une initiation des mouvements par charriage pour des particules jusqu’à 2-3 cm de diamètre, soit une taille deux à trois fois plus grande que celle estimée par le biais des vitesses moyennes. Cela représente une possibilité de mise en mouvement de plus de 90 % de la charge de fond lors d’une crue biennale. Bien que débordantes, les crues plus puissantes pourraient facilement mobiliser le reste de la charge de fond. Il est en revanche impossible, en l’état des connaissances, de savoir si elles pourraient provoquer de l’incision. Le même paramètre de Shields a aussi permis de considérer les particules qui ont pu migrer en suspension pendant la crue ; le transport de sables jusqu’à 1 mm de diamètre par ce mode de prise en charge par le courant est attesté par l’analyse de dépôts ayant engraissé les bancs sédimentaires présents sur les sites d’étude.

38Au droit du barrage de Beth, il semble envisageable d’extrapoler une partie des résultats obtenus à l’amont pour avoir une idée du comportement hydrodynamique de l’Orne en situation d’ouverture totale ou d’effacement de l’ouvrage. Cependant, la détermination de l’érosion, et plus particulièrement de l’ablation des bancs sédimentaires, ne pourra se contenter d’une modélisation ou de calculs hydrauliques basés sur des mesures morphométriques du lit fluvial. Il sera nécessaire de prendre en considération les différences morphosédimentaires complètes (pentes, granulométrie et nature physico-chimique jouant sur la cohésion d’ensemble des dépôts), qui caractérisent les bancs de l’actuelle zone de remous. L’exondation presque permanente des sédiments fins, pollués pour l’essentiel, nécessitera enfin de se pencher sur l’intervention directe des agents atmosphériques, des phénomènes de dessiccation - humectation répétés et du ruissellement, ainsi que de leur rôle sur la cohésion des matériaux.

* Auteur correspondant. Tél : +33 (0)3 72 74 83 44
benoit.losson@univ-lorraine.fr (B. Losson)

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Annexe

Équations utilisées

(1) Formule de Manning - Strickler :

Avec :

  • Vm : vitesse moyenne, en m/s

  • K : coefficient de rugosité du lit (coefficient de Strickler)

  • Rh : rayon hydraulique (rapport de la section mouillée, en m², sur le périmètre mouillé, en m), en m

  • Se : pente de la ligne de charge, en m/m

(2) Puissance spécifique :

Avec :

  • ωr : puissance spécifique réelle, en W/m²

  • ρ : masse volumique de l’eau (1000 kg/m³)

  • g : accélération de la pesanteur (9,81 m/s²)

  • Qb : débit à pleins bords, en m³/s

  • Se : pente de la ligne de charge, en m/m

  • w : largeur du lit mineur à pleins bords, en m

  • ω : puissance spécifique, en W/m²

  • S : pente de la ligne d’eau, en m/m

(3) Contrainte tractrice :

Avec :

  • τ : contrainte tractrice

  • ρ : masse volumique de l’eau (1000 kg/m³)

  • g : accélération de la pesanteur (9,81 m/s²)

  • Rh : rayon hydraulique, en m

  • Se : pente de la ligne de charge, en m/m

  • ωr : puissance spécifique réelle, en W/m²

  • Vm : vitesse moyenne, en m/s

(4) Paramètre de Shields :

Avec :

  • τ* : paramètre adimensionnel de Shields

  • τ : contrainte tractrice

  • γséd : poids volumique du sédiment, produit de la masse volumique et de l’accélération de la pesanteur (~26 kN/m³)

  • γeau : poids volumique de l’eau (~9,8 kN/m³)

  • D : diamètre des particules, en m

(5) Diamètre D* :

Avec :

  • D* : diamètre adimensionnel des particules

  • D : diamètre des particules, en m

  • γséd : poids volumique du sédiment (~26 kN/m³)

  • γeau : poids volumique de l’eau (~9,8 kN/m³)

  • g : accélération de la pesanteur (9,81 m/s²)

  • ν : viscosité cinématique de l’eau (1,12.10-6 m²/s à 15°C)

(6) Coefficient d’uniformité :

Avec :

  • Cu : coefficient d’uniformité (coefficient de Hazen)

  • D40 : décile représentant les 40 % de particules les plus grossières

  • D90 : décile représentant les 90 % de particules les plus grossières

(7) Indice d’asymétrie de Folk et Ward :

Avec :

  • SK = indice d’asymétrie de l’échantillon, en unités φ (échelle arithmétique correspondant à une progression géométrique de raison 2 et de premier terme 1 mm)

  • P84 : percentile représentant les 84 % de particules les plus grossières

  • P16 : percentile représentant les 16 % de particules les plus grossières

  • D50 : médiane

  • P95 : percentile représentant les 95 % de particules les plus grossières

  • P5 : percentile représentant les 5 % de particules les plus grossières

(8) Taille moyenne de Folk et Ward :

Avec :

  • Tm = taille moyenne de l’échantillon, en unités φ (échelle arithmétique correspondant à une progression géométrique de raison 2 et de premier terme 1 mm), converties ensuite dans le système métrique par la formule ­log2D = ­(lnD/ln2), où D est le diamètre des particules

  • P16 : percentile représentant les 16 % de particules les plus grossières

  • D50 : médiane

  • P84 : percentile représentant les 84 % de particules les plus grossières

Abridged English Version

The Orne valley, located in northern Lorraine (North-East of France), witnessed intense industrial activities at the end of the 19th century and in the 20th century, mainly associated with the exploitation of iron ore and the production of steel (Garcier, 2007). The installation of steelworks at the riverbanks had been accompanied by multiple hydromorphological changes (fig. 1). At Moyeuvre-Grande in particular, the Beth dam with lift gates was built in 1958 (fig. 2A), causing a backwater zone of over 4.5 km in length. The gates are regularly opened during flood events, partially remobilizing the bedload. Moreover, a large part of the riverbed in the upstream area of the Beth Dam was dredged in the 1960s and 1980s. From our investigations, it appears that the backwater zone of the dam therefore contains low amounts of sedimentary materials, but some sections of the Orne River still display highly contaminated deposits (metals, polycyclic aromatic hydrocarbons, etc.), in the vicinity of the banks. Indeed, under a few centimeters of lithogenic sedimentary materials lie metal enriched deposits that resulted from past mining and metallurgical activities (Kanbar, 2017; Kanbar et al., 2017). The current study, entitled MOBISED (« Modelling the remobilization of sediments and the release of the associated contaminants »), aims to determine the resuspension possibility of these polluted sediments in the present hydrological conditions, especially since the dam removal is planned in the near future (probably in 2021). In this context, hydrodynamic measurements and calculations have been developed to identify the sediment transport capacities during high flows.

In this paper, we focus on the hydrodynamic characteristics of the Orne River in the upstream area of the backwater caused by the Beth Dam. The biennial flood that occurred on June 1st 2016 is examined; it had a maximum flow of 140 m³/s. A measurement of about 137 m³/s was made at that time at Haropré footbridge (fig. 3A, D, 4) just after the flood peak. This value, which corresponds to the bankfull discharge, was used for the hydraulic computations. A steady slope of the water level of 0.0915% over the entire length was considered (fig. 3E). Two sites, 450 m apart, are compared in this study, namely Haropré (HP5) and Sainte-Anne (SA1); both sites have a bar located on the right bank (fig. 2B, 3B-C). They were the subject of precise morphometric measurements to calculate the unit stream power and the mean shear stress on sections of 37 and 59 m long. On each of the bars, slabs were laid to measure sedimentation rates, to collect sediments, and to analyze their grain-size and geochemical characteristics; we rely on a sand bed collected on slab SA1-04be (fig. 5A-B) and a sand unit sampled by coring (JOSAN15C3). Moreover, sediment sampling in the bedload of the Orne River was carried out in the immediate vicinity of the two bars (HP5-1 and SA1-1) (fig. 3B-C).

The two study sites showed comparable unit stream power values of ~30 W/m² (fig. 6). This indicates that the Orne is hardly capable of morphological changes in the backwater zone due to its weak hydrodynamic energy (Brookes, 1988). However, the flow velocities at HP5 and SA1 (with 1.15 and 1.39 m/s averages, respectively) allow ablation and transport of centimeter-sized sediments during a biennial flood (see Hjulström diagram in Chamley, 2000).

The mean shear stresses at HP5 and SA1 are about 15 and 22 N/m², respectively (fig. 6). Based on numerous studies on the relationship between critical shear stress and grain-size distribution (Williams, 1983; Bravard and Petit, 2002), our data make it possible to estimate the size of particles that can be remobilized by the flow during a flood. This is done by the general equation τc = D (i.e. the critical shear stress in N/m², as a function of the particle diameter in mm) (fig. 7A); this equation seems best suited for the sandy-gravelly sediments of the bedload of the Orne River (fig. 7B). Therefore, the estimated values for sediment remobilization are 15 mm at HP5 and 22 mm at SA1 (fig. 7A). These results can be completed and specified by a second approach related to the Shields parameter.

The median particle size (D50) of the two samples HP5-1 and SA1-1, gave Shields parameter values of 0.39 and 0.27, respectively (fig. 8). These values are well above the bedload transport thresholds commonly proposed in the literature: τ* generally lies between 0.03 or 0.047 and 0.06 (Williams, 1983; Malavoi et al., 2011; Petit et al., 2015), and around 0.045 (Recking, 2009; Petit et al., 2015) or up to 0.073 (Buffington and Montgomery, 1997) for gravel-bed rivers. We will consider a Shields criterion of 0.047 which is best applied in the case of sandy-gravelly sediments (see Ramette, 1981, in Degoutte, 2006). For τ*> 0.047, in a non-paved gravel river context, the shear stress values provide a Shields parameter that expresses an initiation of bedload motion for particles up to 19.9 mm in diameter at HP5 and 28.7 mm at SA1. This indicates that 90% and 99% of the riverbed particles at HP5 and SA1, respectively, could remobilize during the flood (fig. 7B).

Suspended transport of sands smaller than 375 μm at HP5 and 540 μm at SA1 could occur during the flood peak (according to the classification of Ramette, 1981, in Degoutte, 2006). According to Bagnold (1966), reviewed by Van Rijn (1984), particles up to 1.1 mm might be re-suspended (tab. 1). On the other hand, the results based on the threshold of Van Rijn (1984) are significantly different from the sedimentary data obtained on SA1 bar (fig. 9); this goes for both the sedimentation slab (SA1-04be; deposit of 2016 with a coarse percentile C1 of 941 µm) as well as the core (JOSAN15C3-29; sand unit of a probable post-1967 deposit, even 1988, with a coarse percentile C1 of 758 µm). The slab SA1-04be, in particular, presents mainly fine and medium sands (fig. 5B, 9): median at 201 μm, mean size of Folk and Ward at 128 μm (Miskovsky and Debard, 2002). This is confirmed by observations of superficial deposits of fine sand on riparian vegetation after the flood and by the absence of gravel particles on any sedimentation slab on the bar surfaces or in the cored sediments.

The floods of the Orne River are therefore well able to remobilize the entire range of silty to gravelly particles in the study area. These measurements are considered an important step in determining the ablation processes that could be involved downstream if the dam is removed. Actually, it is possible to extrapolate the results related to the Orne River hydrodynamics in the event of total opening of the gates or dam removal. However, to model the conditions of erosion, the morphosedimentary aspects of the deposits must be taken into account. For example, the geochemical, mineral and organic analyzes of the sandy-loam sediments of Sainte-Anne’s bar revealed relatively low contamination compared to other deposits further downstream in the backwater zone of the Beth Dam. The grain-size characteristics are significantly lower near the dam (average size around 14 μm, against 37 μm in Sainte-Anne) and with a strongly cohesive character. These data are essential factors for ablation variability (Grabowski et al., 2011; Sawaske and Freyberg, 2012).

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Table des illustrations

Titre Fig. 1 – L’Orne entre Jœuf et Moyeuvre-Grande : contexte géomorphologique du site d’étude. Fig. 1 – The Orne River between Jœuf and Moyeuvre-Grande: geomorphological setting of the study area.
Légende 1. Isohypse (équidistance : 40 m) ; 2. Point coté (m) ; 3. Cours d’eau, avec zone de remous des barrages en foncé ; 4. Substratum à dominante calcaire (Bajocien et Aalénien) ; 5. Versant de concavité de méandre encaissé ; 6. Versant > 20 m de commandement, en fond de vallée ; 7. Glacis de lobe convexe de méandre encaissé ; 8. Vallon en V ; 9. Vallon en berceau ; 10. Lit majeur faisant encore office de plaine d’inondation ; 11. Barrage au fil de l’eau ; 12. Station hydrométrique ; 13. Zone urbanisée ; 14. Zone bouleversée par les activités industrielles.1. Isohypse (contour interval: 40 m); 2. Spot height (in m); 3. River, with backwater of the dams in dark; 4. Mainly calcareous bedrock (Bajocian and Aalenian); 5. Undercut slope of the ingrown meander; 6. Valley side with dislevelment >20 m at the bottom of the valley; 7. Slip-off slope of the ingrown meander; 8. V-shaped vale; 9. Dale; 10. Active flood plain; 11. Run-of-the-river dam; 12. Hydrometric station; 13. Urban area; 14. Disrupted area after industrial activities.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/14004/img-1.png
Fichier image/png, 190k
Titre Fig. 2 – Deux aperçus du secteur d’étude. Fig. 2 – Overview of the study area.
Légende A : Le barrage de Beth lors de son ouverture en été 2013 (10 juillet 2013). B : Partie aval du banc alluvial SA1 sur le site Sainte-Anne (21 mars 2016).A: The Beth Dam when it was opened during the summer of 2013 (July 10th 2013). B: The downstream part of the SA1 bar at the Sainte-Anne site (March 21st 2016).
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/14004/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 1,5M
Titre Fig. 3 – Contexte morphosédimentaire et hydrodynamique de l’Orne dans la zone de remous amont du barrage de Beth. Fig. 3 – Morphosedimentary and hydrodynamic context of the Orne River in the upstream backwater zone of the Beth Dam.
Légende A : Cartographie morphosédimentaire du lit mineur, d’après Justica (2015, modifié). B : Topographie du site HP5 en septembre 2016, avec représentation du niveau de crue du 1er juin 2016. C : Topographie du site SA1 en septembre 2016 (complétée en rive gauche avec celle de mai 2015), avec représentation du niveau de crue du 1er juin 2016. D : Hydrogramme à la station JOAB pendant l’épisode de crues de fin mai - début juin 2016. E : Profil longitudinal entre les sites HP5 et SA1 ; cas d’une pente d’eau régulière de 0,09 % pendant la crue du 1er juin 2016. 1. Cours d’eau ; 2. Seuil ; 3. Berge douce, stable ; 4. Berge sapée ; 5. Berge enrochée ; 6. Berge bétonnée ; 7. Blocs épars ; 8. Banc d’alluvions fines ; 9. Rive boisée ; 10. Rive à végétation arbustive ou arborée clairsemée ; 11. Rive à végétation herbacée ; 12. Emprise végétale sur l’écoulement en étiage (arbre, grosse branche, broussaille) ; 13. Encoche d’érosion localisée ; 14. Source ; 15. Ponton ; 16. Buse ; 17. Passerelle ; 18. Section de mesure ; 19. Point topographique ; 20. Pied et branche(s) de saule ; 21. Dalle de sédimentation ; 22. Prélèvement sédimentaire ; 23. Carottage ; 24. Ligne de charge ; 25. Ligne d’eau ; 26. Fond du lit.A: Morphosedimentary mapping of the riverbed, modified from Justica (2015). B: Topography of the HP5 site in September 2016, with representation of the flood level of June 1st 2016. C: Topography of the SA1 site in September 2016 (completed on the left bank with that of May 2015) with representation of the flood level of June 1st 2016. D: Hydrograph at the JOAB station during the flood episode late May - early June 2016. E: Longitudinal profile between HP5 and SA1 sites; case of a regular water slope of 0.09% during the flood of June 1st 2016. 1. River; 2. Riffle; 3. Gentle and stable bank; 4. Undercut bank; 5. Enrocked bank; 6. Concreted bank; 7. Scattered blocks; 8. Fine alluvial bar; 9. Wooded bank; 10. Bank with shrubs or sparse trees; 11. Bank with herbaceous vegetation; 12. Plant influence on the flow in low water level (tree, large branch, shrubs); 13. Localized erosion notch; 14. Spring; 15. Pontoon; 16. Duct; 17. Footbridge; 18. Measurement section; 19. Topographic point; 20. Foot and branch(es) of willow; 21. Sedimentation slab; 22. Sedimentary sampling; 23. Core sampling; 24. Energy grade line; 25. Water level; 26. Bottom of the riverbed.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/14004/img-3.png
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Titre Fig. 4 – Aperçu de la crue du 1er juin 2016 au niveau de la passerelle d’Haropré (section HP1 ; cf. fig. 3A). Fig. 4 – View of the flood of June 1st 2016 at Haropré footbridge (section HP1; see fig. 3A).
Légende Le bas de l’escalier se situe 1,4 m sous la surface de l’eau et le niveau d’étiage à environ ‑2,8 m.The bottom of the stairs is 1.4 m below the water surface and the low water level is about ‑2.8 m.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/14004/img-4.jpg
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Titre Fig. 5 – Dépôt sédimentaire sur la dalle SA1-04be, entre septembre 2015 et septembre 2016. Fig. 5 – Sedimentary deposit on the slab SA1-04be, between September 2015 and September 2016.
Légende A : Matérialisation de la dalle enfouie sous l’accumulation sédimentaire annuelle. B : Coupe dans le dépôt ; l’unité sableuse analysée (cf. fig. 9) se limite à la partie supérieure du dépôt.A: Marking of the slab buried under the annual sedimentary deposition. B: Section in the deposit; the analyzed sand unit (see fig. 9) is limited to the upper part of the deposit).
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/14004/img-5.jpg
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Titre Fig. 6 – Données hydrodynamiques des sites HP5 (section HP6) et SA1 (section SA1). Fig. 6 – Hydrodynamic data for the HP5 (HP6 section) and SA1 (SA1 section) sites.
Légende ωr : puissance spécifique réelle calculée avec la pente de la ligne de charge Se, ω : puissance spécifique calculée avec la pente de la ligne d’eau S, ρ : masse volumique de l’eau (1 000 kg/m³), g : accélération de la pesanteur (9,81 m/s²), Qb : débit à pleins bords, w : largeur du lit mineur à pleins bords, τ : contrainte tractrice, Rh : rayon hydraulique, Vm : vitesse moyenne.ωr: true unit stream power calculated with the energy grade line Se, ω: unit stream power calculated with the hydraulic gradient S, ρ: water density (1,000 kg/m³), g: gravitational acceleration (9.81 m/s²), Qb: bankfull discharge, w: bankfull width, τ: shear stress, Rh: hydraulic radius, Vm: mean velocity.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/14004/img-6.png
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Titre Fig. 7 – Caractéristiques hydrosédimentaires pour les sites HP5 et SA1 : approche par la contrainte tractrice critique (τc). Fig. 7 – Hydrosedimentary characteristics for HP5 and SA1 sites: critical shear stress approach (τc).
Légende A : Diamètre des particules en fonction de la contrainte tractrice critique, d’après différents auteurs (in Williams, 1983, pour les particules supérieures à 10 mm et Bravard et Petit, 2002, pour la relation τc = D). B : Granulométrie totale de la charge de fond à HP5 et SA1 (C1 = percentile représentant le premier pourcent de particules les plus grossières ; D10 = décile représentant les 10 % de particules les plus grossières ; D50 = médiane). 1. Détermination du diamètre des particules mises en mouvement à HP5 selon la relation τc = D, qui donne 15 mm, soit 85 % de la charge de fond (cf. graphe B - 3) ; 2. Détermination du diamètre des particules mises en mouvement à SA1 selon la relation τc = D, qui donne 22 mm, soit 97 % de la charge de fond (cf. graphe B - 4). 3. Évaluation graphique du pourcentage de particules inférieures à 15 mm pour HP5-1. 4. Évaluation graphique du pourcentage de particules inférieures à 22 mm pour SA1-1.A: Particle size as a function of critical shear stress according to various authors (in Williams, 1983 for particles larger than 10 mm, and Bravard and Petit, 2002 for the relation τc = D). B: Total grain-size distribution of the bedload at HP5 and SA1 (C1 = percentile representing the first percent of the coarsest particles; D10 = decile representing the 10% of the coarsest particles; D50 = median). 1. Determination of the size of particles at HP5 that can be remobilized according to the relation τc = D, which is 15 mm, i.e. 85% of the bedload (see graph B - 3); 2. Determination of the size of particles at SA1 that can be remobilized according to the relation τc = D, which is 22 mm, i.e. 97% of the bedload (see graph B - 4). 3. Graphical evaluation of the percentage of particles smaller than 15 mm for HP5-1; 4. Graphical evaluation of the percentage of particles smaller than 22 mm for SA1-1.
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/14004/img-7.png
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Titre Fig. 8 – Caractéristiques hydrosédimentaires pour les sites HP5 et SA1 : approche par le paramètre de Shields (τ*). Fig. 8 – Hydrosedimentary characteristics for HP5 and SA1 sites: Shields parameter approach (τ*).
Légende Paramètre adimensionnel de Shields τ* en fonction du diamètre adimensionnel des particules D*, d’après Van Rijn (1989) cité par Le Hir (2008), modifié. γséd : poids volumique du sédiment, produit de la masse volumique et de l’accélération de la pesanteur (~26 kN/m³), γeau : poids volumique de l’eau (~9,8 kN/m³), D : diamètre des particules (en m), g : accélération de la pesanteur (9,81 m/s²), ν : viscosité cinématique de l’eau (1,12×10-6 m²/s à 15°C).Dimensionless Shields parameter τ* as a function of the dimensionless diameter of the particles D*, from Van Rijn (1989) cited by Le Hir (2008), modified. γséd: specific weight of sediment, product of density and gravitational acceleration (~26 kN/m³), γeau: specific weight of water (~9.8 kN/m³), D: size of particles (in m), g: gravitational acceleration (9.81 m/s²), ν: kinematic viscosity of water (1.12×10-6 m²/s at 15°C).
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/14004/img-8.png
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Titre Fig. 9 – Granulométrie totale de deux dépôts sableux du banc SA1. Fig. 9 – Total grain-size distribution of two sand deposits of SA1 bar.
Légende C1 = percentile représentant le premier pourcent de particules les plus grossières ; D50 = médiane ; Tm = taille moyenne de Folk et Ward (cf. Miskovsky et Debard, 2002 ; Losson et Corbonnois, 2006).C1 = percentile representing the first percent of the coarsest particles; D50 = median; Tm = mean size of Folk and Ward (see Miskovsky and Debard, 2002; Losson and Corbonnois, 2006).
URL http://journals.openedition.org/geomorphologie/docannexe/image/14004/img-9.png
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Pour citer cet article

Référence papier

Benoît Losson, Luc Manceau, Hussein J. Kanbar, Yves Waldvogel, Claire Delus, Laurence Mansuy-Huault, Christophe Hissler et Emmanuelle Montargès-Pelletier, « Hydrodynamique de l’Orne et mobilisation sédimentaire dans la zone de remous amont du barrage de Beth (Lorraine, France) »Géomorphologie : relief, processus, environnement, vol. 26 - n° 1 | 2020, 3-17.

Référence électronique

Benoît Losson, Luc Manceau, Hussein J. Kanbar, Yves Waldvogel, Claire Delus, Laurence Mansuy-Huault, Christophe Hissler et Emmanuelle Montargès-Pelletier, « Hydrodynamique de l’Orne et mobilisation sédimentaire dans la zone de remous amont du barrage de Beth (Lorraine, France) »Géomorphologie : relief, processus, environnement [En ligne], vol. 26 - n° 1 | 2020, mis en ligne le 02 mars 2020, consulté le 04 décembre 2023. URL : http://journals.openedition.org/geomorphologie/14004 ; DOI : https://doi.org/10.4000/geomorphologie.14004

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Auteurs

Benoît Losson

Université de Lorraine, LOTERR (Centre de recherche en géographie), E.A. 7304, U.F.R. S.H.S.-Metz, Ile du Saulcy, B.P. 60228, 57045 Metz cedex 01, France. L.T.S.E.R. France, Zone Atelier du Bassin de la Moselle, Nancy, France

Articles du même auteur

Luc Manceau

Université de Lorraine, LOTERR (Centre de recherche en géographie), E.A. 7304, U.F.R. S.H.S.-Metz, Ile du Saulcy, B.P. 60228, 57045 Metz cedex 01, France. L.T.S.E.R. France, Zone Atelier du Bassin de la Moselle, Nancy, France

Articles du même auteur

Hussein J. Kanbar

C.N.R.S., Université de Lorraine, LIEC (Laboratoire interdisciplinaire des environnements continentaux), U.M.R. 7360, 54500 Vandœuvre-lès-Nancy, France. L.T.S.E.R. France, Zone Atelier du Bassin de la Moselle, Nancy, France

Yves Waldvogel

C.N.R.S., Université de Lorraine, LIEC (Laboratoire interdisciplinaire des environnements continentaux), U.M.R. 7360, 54500 Vandœuvre-lès-Nancy, France. L.T.S.E.R. France, Zone Atelier du Bassin de la Moselle, Nancy, France

Claire Delus

Université de Lorraine, LOTERR (Centre de recherche en géographie), E.A. 7304, U.F.R. S.H.S.-Metz, Ile du Saulcy, B.P. 60228, 57045 Metz cedex 01, France. L.T.S.E.R. France, Zone Atelier du Bassin de la Moselle, Nancy, France

Laurence Mansuy-Huault

C.N.R.S., Université de Lorraine, LIEC (Laboratoire interdisciplinaire des environnements continentaux), U.M.R. 7360, 54500 Vandœuvre-lès-Nancy, France. L.T.S.E.R. France, Zone Atelier du Bassin de la Moselle, Nancy, France.

Christophe Hissler

Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST), CATchment and ecohydrology research group (CAT/ERIN), 41 rue du Brill, 4422 Belvaux, Luxembourg

Emmanuelle Montargès-Pelletier

C.N.R.S., Université de Lorraine, LIEC (Laboratoire interdisciplinaire des environnements continentaux), U.M.R. 7360, 54500 Vandœuvre-lès-Nancy, France. L.T.S.E.R. France, Zone Atelier du Bassin de la Moselle, Nancy, France

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