Ce travail a été réalisé dans le cadre d’un atelier de terrain avec la participation des étudiants de la licence de géographie de l’Université d’Aix‑Marseille et notamment : Brunier G., Cabrera F., Careto D., Chastant S., Couvray A., Doignon Y., Fournier L., Gilli E., Giraud N., Gunderson I., Heyraud S., Prost M., Raby A., Thione N. Nous remercions également les relecteurs pour leurs remarques constructives.

1La construction de barrages sur les cours d’eau a connu son apogée entre 1950 et 1970, en nombre et en hauteur d’ouvrage (Graf, 2005, Petts et Gurnell, 2005). La littérature scientifique a analysé les effets de ces infrastructures sur le système fluvial : artificialisation des régimes hydrologiques (Sherrard et Erskine, 1991, Magilian et Nislow, 2005, Grams et Schmidt, 2005), interruption des transferts sédimentaires (Williams et Wolman, 1984, Kondolf, 1997, Asaeda et Rashid, 2012) et conséquences écologiques et économiques (Combe, 1991 ; Kondolf, 1994, Verstraeten et Poesen, 2000 ; Owen, 2005).

2Si de nombreuses études de cas illustrent les effets de ces ouvrages sur la morphologie des cours d’eau ainsi que sur les composants écologiques et économiques des hydrosystèmes, il existe peu de cas documentés de rupture de barrages. Ce type d’accident industriel n’est cependant pas anecdotique : depuis 1800, 144 ruptures ont été enregistrées dans le monde, dont 30 entre 1959 et 1987, faisant 18 000 victimes (International Commission On Large Dam, 1998). Ce nombre est probablement minoré étant donné que la plupart des ruptures concernant des barrages de taille modérée ou petite (> 10m de haut) n’a probablement jamais fait l’objet de rapports.

3L’impact des ruptures de barrage est préférentiellement abordé sous un angle hydraulique au moyen de modèles numériques (Fraccarollo et Capart, 2002 ; Silva, 2007 ; Begnudelli et Sanders, 2007 ; Moharrampour et al., 2011) de modèles physiques (Xue et al., 2011) ou par combinaison des deux approches (Spinewine et Zech, 2002 ; Carrivick, 2010). Dans ces cas, la perspective mise en avant est plus la simulation du risque que l’analyse rétrospective d’un évènement réel. D’après les cas documentés, le drainage incontrôlé du réservoir à la suite d’une rupture peut produire une crue éclair d’une magnitude bien plus importante que ce qu’on observe naturellement sur un cours d’eau (Mulder et al., 2009), en partie proportionnelle à la taille initiale du réservoir de l’ouvrage (Costa, 1988 ; Capart et al., 1998). De telles crues peuvent avoir des conséquences catastrophiques sur la morphologie de la vallée en aval ainsi que sur les communautés et les infrastructures se trouvant sur le passage de cette vague (Newhall et Newhall, 1928 ; Brooks et Lawrence, 1999 ; Evans  et al., 2000; Rogers, 2002 ; Rogers et James, 2003 ).

4En France, qui compte environ cinq cents barrages soit moins de 2 % du « parc mondial », deux accidents ont marqué les esprits (Kert, 2008). En avril 1895, la rupture du barrage de Bouzey (vallée de l’Avière, Vosges) a entraîné la mort de 87 personnes. En décembre 1959, la rupture du barrage de Malpasset (Var), causant la mort de plus de 420 personnes, entre parmi les 25 cas connus de ruptures les plus meurtriers et il s’agit de la seule rupture totale d’un barrage-voûte documentée à ce jour (Duffaut, 2010)

5Après avoir brièvement rappelé le déroulement de la catastrophe ainsi que ses causes, notre objectif est de décrire les conséquences biomorphologiques de cet événement dans la vallée du Reyran et de comprendre le fonctionnement actuel du Reyran, 50 ans après la rupture. Notre but est ainsi de souligner l’intérêt de cet événement pour la compréhension de l’impact des crises hydrosédimentaires majeures et brutales et de la résilience des cours d’eau méditerranéens après un événement extrême (Tricart, 1961, 1974).

1 - La rupture du barrage de Malpasset : déroulement et causes

I.1 - La construction du barrage

6La vallée du Reyran, située au nord de Fréjus (fig. 1), est apparue comme un site propice à l’installation d’un barrage du fait de son étroitesse et de ses flancs particulièrement raides.

7Le ministère de l’Agriculture approuve en 1950 la construction d’un barrage sur ce cours d’eau, au lieu-dit « Malpasset ». Ce choix semblait d’autant plus pertinent que le Reyran occasionnait de régulières inondations dans la plaine de Fréjus et que la réserve d’eau constituée dans le réservoir d’un barrage devait également aider à lutter contre les incendies fréquents dans le massif de l’Estérel (Foucou, 1978 ; Valenti et Bertini, 2003).

8Aucun trait morphologique n’attira l’attention lors des premières inspections du site et des forages (Foucou, 1978). Le terrain (gneiss et micaschistes avec des filons de pegmatite) ne présentait pas de faille apparemment visible. En 1954, l’ouvrage, long en crête de 225 m, haut de 66 m, fut mis en eau. La capacité totale de retenue était de l’ordre de 50 millions de m³.

I.2 - La rupture du 2 décembre 1959

9Durant l’automne 1959 des pluies particulièrement importantes affectèrent la Côte d’Azur : plus de 200 mm en 24 h le 20 octobre, plus de 250 mm au droit du barrage de Malpasset, du 27 novembre au 2 décembre, dont plus de 128 mm le 1^er décembre, veille de la rupture (Valenti et Bertini, 2003). Suite à ces précipitations, le niveau de l’eau dans la retenue du barrage monte rapidement et des fuites d’eau sont observées dans des rochers à quelques mètres en aval du barrage. Pour ne pas gêner les travaux de l’autoroute Marseille-Nice en cours alors à 1 km à peine en aval, l’exploitant décide de laisser le réservoir se remplir plutôt que d’ouvrir les vannes pour atténuer la crue. Ces dernières n’ont été ouvertes qu’en fin d’après-midi le 2 décembre.

10Le 2 décembre à 21 h13 le barrage de Malpasset cède. Une vague de 50 millions de m³, estimée à 40 m de haut, déferle alors dans la vallée à une vitesse moyenne de 70 km/h. Elle arrive à Fréjus 20 minutes plus tard (Foucou, 1978). C’est la plus grosse catastrophe naturelle du xx^e siècle en France : plus de 420 morts, 2,5 km de voies ferrées arrachées, 50 fermes rasées, 80 000 hectolitres de vins perdus, deux milliards de francs de dégâts, 1 000 hectares de terres agricoles dévastés (fig. 2)

I.3 - Les causes de la rupture

11Après enquête, l’arrêt définitif rendu par la Cour de Cassation du 7 décembre 1967 conclut qu’aucune faute à aucun stade n’a été commise (Foucou, 1978). Comme pour beaucoup d’autres accidents rares, il s’agit du résultat de la convergence de plusieurs facteurs indépendants (DUFFAUT, 2010). L’origine principale de la catastrophe réside dans la rupture brutale de la fondation de l’ouvrage en rive gauche. La poussée transmise par la voûte a généré des contraintes au sein des fondations parcourues de failles, de fracturations et de plan de schistosité. Ces contraintes ont à leur tour engendré des sous-pressions au cœur des fondations qui ont alors agi « comme des vérins pour pousser en direction de l’aval le coin rocheux sous le barrage » (CFBR, 2009).

2 - Impacts de la rupture du barrage et ajustements biogéomorphologiques

12La phase de crise hydro-sédimentaire après la rupture et les ajustements du Reyran 50 ans après la catastrophe ont été analysés à partir de photo-interprétation et de relevés de terrain (topographie, granulométrie et relevés de végétation) réalisés aux printemps 2007 et 2008. L’état du système après la rupture du barrage a été décrit par les travaux de J. Tricart (1960). L’ensemble des observations, relevant plus d’une démarche exploratoire que d’une analyse détaillée, ont permis de mettre en évidence des impacts et évolutions variables dans les gorges du Reyran, dans le fond de vallée et dans la plaine de Fréjus.

2.1 - Les gorges du Reyran

a) Décapage et recolonisation végétale des versants

13Le bas des versants des gorges du Reyran a été profondément décapé par la vague produite par la rupture (Tricart, 1960) (fig. 3), sur une hauteur particulièrement importante dans le secteur amont des gorges (jusqu’à 30 m), puis décroissante vers l’aval au fur et à mesure de l’élargissement du fond de vallée et de la dissipation de l’énergie de la vague de rupture. Ce décapage n’a pas concerné les sédiments meubles des affluents qui se sont trouvés suspendus par rapport à la vallée du Reyran.

14Fig. 3

1550 ans après, les traces sont encore largement visibles dans la végétation, qui présente deux types de formations sur les versants (tableau 1).

16La partie supérieure est couverte d’une forêt sempervirente à chêne vert dont les arbres sont moins nombreux mais plus gros et plus vieux qu’en dessous de la limite de la vague. La partie inférieure est dominée par des formations de type matorral avec un couvert arbustif très dense ; les arbres de petite taille ont colonisé la surface après 1961. Ainsi, 50 ans après la rupture, malgré la recolonisation végétale du bas des versants, ceux-ci ne présentent pas une structure végétale équivalente à celle de la partie non affectée, probablement du fait du contexte bioclimatique peu favorable à une cicatrisation rapide et du décapage des sols lors de la rupture.

b) Creusement, puis remplissage sédimentaire dans le fond de vallée

17L’arrachage massif de matériaux a immédiatement modifié l’aspect morphologique du fond de vallée (Tricart, 1960 ; Bellaiche et al., 1969). L’énergie de la vague a notamment entrainé le surcreusement de deux mouilles profondes dans les secteurs de ressaut hydraulique de la vague (fig. 4A) : la première directement en aval de l’ouvrage (surcreusement d’environ 4 mètres sur 260 m de long) et la seconde (405 m de long) à la sortie du premier train de méandres, 900 m en aval de l’ouvrage.

18La formation de ces mouilles liées à la dissipation d’énergie de la vague est typique des rupture de barrage comme l’indiquent les travaux de modélisation physique et numérique (Spinewine et Zech, 2002 ; Fraccarollo et Capart, 2002 ; Silva, 2007 ; Carrivick, 2010 ; Xue et al., 2011) .

19Depuis 50 ans, ces mouilles se sont progressivement comblées. La mouille amont est colmatée (fig. 4B et C) par des sédiments émoussés provenant de l’amont du bassin‑versant. Seule subsiste une fosse longue de 20 m, correspondant à l’ancienne prise d’eau qui canalise encore l’écoulement des crues à travers les ruines de l’ouvrage.

20La mouille aval, encore longue de 370 m en 2008, est en cours de comblement (fig. 4D) par le remaniement de sédiments hétérométriques, souvent anguleux déposés à la fin de l’épisode de rupture de l’ouvrage.

21Ce colmatage des zones sur-creusées témoigne de la restauration progressive d’un transfert sédimentaire notable, encore alimenté par les dépôts constitués lors de la phase terminale de la catastrophe. La mobilisation de ces stocks et l’ajustement du chenal ne semblent pas encore achevés, mais le profil d’équilibre est en cours de restauration dans les secteurs qui ne sont pas contrôlés par la présence de méga blocs.

c) Ajustement des formes de dépôts dans le fond de la vallée

Dépôts des blocs

22Lors de la rupture du barrage, des milliers de m³ de béton et de socle rocheux ont été déplacés, pour certains par blocs de plusieurs milliers de tonnes, sur des distances de quelques dizaines de m à plus d’un km (fig. 5A). Au total, au moins 383 blocs (dont 77 > 8 m³) ont été déposés sur 3 zones principales correspondant à des zones de ralentissement hydraulique (fig. 5B).

23Les deux premières correspondent à des secteurs de perte de compétence de la vague de déferlement à 340 mètres puis 710 mètres en aval du barrage. Sur cette dernière, sont déposés sur une surface de 2 500 m² environ, les blocs les plus impressionnants, constitués de la base du barrage ou du substrat rocheux gneissique. Le volume du plus gros d’entre eux est estimé à plus de 1 000 m³ soit environ 2 000 tonnes. La 3ème zone, plus vaste, est située entre 1.5 et 1.7 km en aval du barrage, après le pont autoroutier, où l’élargissement de la vallée réduit la capacité de transport de la vague.

24Ces blocs ont modifié durablement le tracé du Reyran et participent à la création de séquences seuil/mouille très resserrées (fig. 6).

25En obstruant le chenal principal, ils maintiennent des zones en eau en période d’étiage. La capacité de transport de la charge sédimentaire actuelle est évidemment très inférieure à l’énergie nécessaire à leur mise en mouvement.

Dépôts de sédiments fins

26Dès 1960, le chenal du Reyran redessinait un lit plus ou moins divagant au milieu de bancs résultant du dépôt de sédiments fins, arrachés pour la plupart aux versants schisteux (Tricart, 1960).

27Localement, le cours d’eau est aujourd’hui incisé dans ces dépôts, où il a redessiné un chenal de largeur variable (1,5 à 2 mètres à l’aval du barrage, 4 à 5 dans le reste des gorges) (fig. 7A).

28Contrairement aux craintes concernant un déstockage massif des ces dépôts lors des crues, une grande partie d’entre eux demeure encore dans le lit majeur du Reyran, qui n’a pas la capacité de les exporter.

29Le Reyran est ainsi actuellement bordé par une ripisylve (fig. 7B) principalement composée de peupliers (localement de saules et d’aulnes), dont l’âge a été estimé  par des mesures dendrochronologiques effectuées sur 10 arbres répartis dans les gorges, sélectionnés parmi les plus larges et les plus grands des peuplements échantillonnés. Leur implantation est comprise entre 1963 et 1970, soit 4 à 11 ans après la rupture. Localement, le lit moyen est colonisé par de la végétation herbacée (fig. 7B). Cette végétation montre la forte stabilité latérale du cours d’eau et l’ajustement progressif de la géométrie du chenal vers le retour aux conditions d’avant perturbation.

30Cependant, les plages de dépôt les plus conséquentes (dans les boucles de méandres en aval de l’ouvrage et en amont du pont autoroutier) restent aujourd’hui pratiquement à nu (fig. 8A et B).

31Fig. 8

32Perchées de 3 mètres par rapport au chenal principal, elles sont trop hautes pour être alimentées par le cours d’eau. De plus, leur composition granulométrique très hétérogène et particulièrement grossière ne leur permet pas de conserver l’humidité nécessaire au développement de la végétation. Il s’agit donc de zones particulièrement sèches, trop déconnectées du chenal pour que leurs sédiments participent aux transferts sédimentaires actuels.

33À la suite du décapage complet du sol de fond de vallée et / ou de recouvrement de ce sol par les nappes d’alluvions arrachées aux versants, les activités agricoles de fond de vallée ont disparu. Nous observons ainsi l’action à la fois de l’abandon de la pression agricole et du rajeunissement végétal après crise érosive.

2.3 - La plaine de Fréjus

34Si la plaine de Fréjus a enregistré les dégâts économiques et humains les plus considérables, les processus morphogènes y ont été plus faibles que dans la partie encaissée en amont. À partir de la sortie des gorges, J. Tricart (1960) a observé une décroissance progressive des ajustements morphologiques vers l’aval au fur et à mesure de la dissipation de l’énergie dans la plaine, mais les dégâts ont généralement été plus grands dans l’axe de la plaine qu’au pied des versants. À la sortie du massif ancien, le sol cultivé a été complètement décapé (fig. 9A) laissant place à de nombreuses mares.

35Plus en aval, les incisions ainsi que les dépôts post‑crue sont beaucoup moins marqués, quelques pieds de vigne ou arbres ont alors survécu (Tricart, 1960). En amont de la voie ferrée, la végétation a surtout été couchée et des dépôts d’alluvions se sont formés sur des épaisseurs variant de 10 à 40 cm aux pieds des arbres et ceps de vigne. En aval des axes de communication, l’étalement généralisé des eaux a dominé et les maisons sont restées debout (Tricart, 1960).

3650 ans plus tard, la plaine semble totalement cicatrisée et les sols reconstitués (fig. 9 B). Le recalibrage du chenal dans la plaine au niveau de Fréjus est la modification la plus importante, hormis l’urbanisation de cet espace (fig. 9 B et 10).

37Il s’agit d’un aménagement pour la protection de Fréjus en réponse à une triple crainte après la catastrophe de Malpasset (Tricart, 1960) :

• l’accroissement de la charge alluviale par reprise des dépôts alluviaux arrachés aux versants ;

• l’augmentation de la mobilité latérale du Reyran au sein des bancs de sable fins dans la plaine ;

• l’accroissement de la torrentialité du cours d’eau consécutive à un accroissement du coefficient de ruissellement dû à la dénudation des versants et du fond de vallée.

38Concernant ce dernier point, des études ont mis en évidence l’effet variable et limité dans le temps d’une dénudation soudaine des versants sur l’augmentation des crues dans les chenaux. Après 10 à 15 ans, les apports en eau sont souvent à nouveau réduits du fait d’une recolonisation des versants par de la végétation jeune à croissance rapide (Andreassian, 2004), même si, dans notre cas, il est probable le contexte bioclimatique et les fortes pentes ralentissent la recolonisation végétale des versants (Cosandey et Robinson, 2000 ; Andreassian, 2004).

3 - Conclusion 

39Cette étude qualitative laisse penser que le Reyran est aujourd’hui à nouveau proche d’un équilibre morphologique mais au sein d’un lit majeur hérité de la catastrophe et désormais figé. Les conditions de fonctionnement hydrosédimentaires et les formes correspondent encore en grande partie à l’énergie de la vague de rupture et non aux capacités d’ajustement réelles du cours d’eau.

40La géométrie du cours d’eau a été profondément affectée par la rupture du barrage (Tricart, 1960, 1974) et, 50 ans après, le Reyran est encore fortement marqué par les conditions topographiques imposées par la vague de rupture et les dépôts sédimentaires consécutifs. Le fonctionnement actuel du cours d’eau est relativement proche du fonctionnement antérieur à la perturbation, hormis dans les secteurs qui ont été depuis fortement urbanisés ou encore dans les secteurs à blocs où la géométrie du chenal n’a que peu de liberté d’ajustement. Le transfert sédimentaire étant restauré, le comblement progressif des zones surcreusées est lent mais visible, assurant progressivement un retour du cours d’eau vers un profil d’équilibre. Cependant, l’écart entre la puissance de la perturbation et celle du cours d’eau est tel que la restauration de ce profil va probablement encore prendre plusieurs années.

41Une des conséquences de la catastrophe de Malpasset sur la vallée du Reyran est l’augmentation, non seulement de la diversité des espèces végétales sur les versants, mais aussi de la diversité des formes et de la géométrie fluviales dans la vallée. En effet, les zones de blocs, les mouilles sur-creusées qui ne sont pas encore comblées sont des d’éléments qui assurent une diversité dans la topographie du chenal ainsi que dans les faciès d’écoulement qui n’existait pas auparavant. Il serait intéressant de déterminer si cette diversité des formes et des habitats a été suivie d’une diversification des espèces biologiques.

42Enfin, cet évènement a conduit à des progrès techniques en matière de construction, de gestion de la maintenance et de contrôle des barrages, mais aussi à un renforcement de la réglementation (Kert, 2008 ; Carrère, 2010). Nous avons ainsi pu observer que des leçons institutionnelles furent tirées de cette catastrophe avec, par exemple, la création en 1966 du Comité technique permanent des barrages, composé d’ingénieurs, de représentants de l’État et de géologues, qui a pour vocation la réalisation d’expertises complémentaires pour la construction des grands ouvrages (> 20 m de hauteur). Cependant, aucune exploitation scientifique détaillée de cette catastrophe ni aucun retour d’expérience n’ont été effectués. Il nous semblerait ainsi intéressant que soit étudié ce site et qu’un réseau de sites pilotes pour l’étude de la résilience de systèmes après des événements extrêmes soit organisé, avec d’autres sites comme le barrage Saint Francis un Californie (Newhall et Newhall , 1928 ; Rogers, 2002 ; Rogers et James, 2003) à l’image du suivi du l’éruption Mont Saint Helens en 1980 (Meyer and Martinson, 1989) ou de l’incendie de 1988 dans le parc Yellowstone (Turner et al., 1994). Il serait notamment intéressant de suivre les ajustements dans une perspective biomorphologique (Corenblit et al., 2007) ce qui permettrait d’élargir notre compréhension de ces interactions entre processus physiques et dynamiques biologiques d’une part en termes de contextes bioclimatiques et d’autre part en termes d’intensité des événements structurants.